(57)【要約】  この微細な物体の配置方法は、基板準備工程で、第１の電極(１１１)と第２の電極(１１２)とが対向する場所で微細な物体(１２０)が配置される位置が規定される基板(１１０)を準備し、流体導入工程で、流体(１２１)を基板(１１０)上に導入する。流体(１２１)は、複数の微細な物体(１２０)を含む。微細な物体(１２０)は、誘電体で作製した表側層(１３０)と半導体で作製した裏側層(１３１)を配向構造として持つダイオード素子である。そして、微細物体配置工程で、第１の電極(１１１)と第２の電極(１１２)との間に交流電圧を印加することにより、微細な物体(１２０)を誘電泳動で第１の電極(１１１)と第２の電極(１１２)とが対向する場所(Ａ)で予め定められた位置、かつ表側層(１３０)を上向きに配置する。
2012008253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細な物体(１２０,２２０,３２０,４２０,５２０,６２０,１４２０)が配置される位置(Ａ,Ｂ,Ｃ,Ｄ,Ｅ,Ｆ,Ｇ)が規定される基板(１１０,２１０,３１０,４１０,５１０,６１０,１４１０)を準備する基板準備工程と、
上記微細な物体(１２０,２２０,３２０,４２０,５２０,６２０,１４２０)を含む流体(１２１,２２１,３２１,４２１,５２１,６２１,１４２０)を上記基板(１１０,２１０,３１０,４１０,５１０,６１０,１４１０)上に導入する流体導入工程と、
上記基板(１１０,２１０,３１０,４１０,５１０,６１０,１４１０)上に導入された流体に含まれる上記微細な物体(１２０,２２０,３２０,４２０,５２０,６２０,１４２０)を、電磁気力により、上記基板(１１０,２１０,３１０,４１０,５１０,６１０,１４１０)上で予め定められた位置かつ予め定められた向きに配置する微細物体配置工程とを備え、
上記微細な物体(１２０,２２０,３２０,４２０,５２０,６２０,１４２０)は、物性もしくは形状の少なくとも一方が互いに異なる複数の部分(１３０,１３１,２２０Ｂ‐１,２２０Ｂ‐２,２４４,２４９,３４２,３４５,４４４,４４５,５４２,５４５,１４４４,１４４５)を有し、
さらに、上記微細な物体(１２０,２２０,３２０,４２０,５２０,６２０,１４２０)と上記基板(１１０,２１０,３１０,４１０,５１０,６１０,１４１０)のうちの少なくとも上記微細な物体(１２０,２２０,３２０,４２０,５２０,６２０,１４２０)は、上記物性もしくは形状の少なくとも一方が互いに異なる複数の部分(１３０,１３１,２２０Ｂ‐１,２２０Ｂ‐２,２４４,２４９,３４２,３４５,４４４,４４５,５４２,５４５,１４４４,１４４５)の上記基板(１１０,２１０,３１０,４１０,５１０,６１０,１４１０)に対する配置によって規定される上記微細な物体(１２０,２２０,３２０,４２０,５２０,６２０,１４２０)の向きを上記基板(１１０,２１０,３１０,４１０,５１０,６１０,１４１０)上で予め定められた向きに配置するための配向構造(１３０,１３１,２１１Ａ,２１２Ａ,２２０Ｂ‐１,２２０Ｂ‐２,２４４,２４９,３４５,４４８,５１５,５１６,５４５,１４１１Ａ,１４１２Ａ,１４４８)を有していることを特徴とする微細な物体の配置方法。
【請求項２】
請求項１に記載の微細な物体の配置方法において、
上記基板準備工程では、第１の電極(１１１,２１１)と第２の電極(１１２,２１２)とが予め形成された基板(１１０,２１０)を準備し、
上記微細物体配置工程では、上記基板(１１０,２１０)に形成された上記第１の電極(１１１,２１１)と第２の電極(１１２,２１２)との間に電圧を印加することにより、上記微細な物体(１２０,２２０)を上記第１の電極(１１１,２１１)と第２の電極(１１２,２１２)とが対向する場所(Ａ,Ｂ)で予め定められた位置かつ予め定められた向きに配置することを特徴とする微細な物体の配置方法。
【請求項３】
請求項１に記載の微細な物体の配置方法において、
上記基板は透明基板(６１０)であり、上記透明基板(６１０)の一方の面に半導体膜(６１９)が形成され、
上記基板準備工程では、
上記透明基板(６１０)の他方の面に入射領域が或るパターンに設定された光を入射させて、上記光が入射している間、上記光が入射している部分の上記半導体膜(６１９)を選択的に低抵抗化させることによって、上記選択的に低抵抗化された上記半導体膜(６１９)を第１の電極(６１１)と第２の電極(６１２)として上記基板に形成し、
上記微細物体配置工程では、上記基板(６１０)に形成された上記第１の電極(６１１)と第２の電極(６１２)との間に電圧を印加することにより、上記微細な物体(６２０)を上記第１の電極(６１１)と第２の電極(６１２)とが対向する場所(Ｆ)で予め定められた位置かつ予め定められた向きに配置することを特徴とする微細な物体の配置方法。
【請求項４】
請求項１に記載の微細な物体の配置方法において、
上記微細な物体(５２０)は、磁化した強磁性体(５４５)を有し、
上記基板(５１０)は、磁場発生部(５１６)を有し、
上記強磁性体(５４５)が上記微細な物体(５２０)の配向構造を構成すると共に上記磁場発生部(５１６)が上記基板の配向構造を構成しており、
上記微細物体配置工程では、上記磁場発生部(５１６)が発生する磁場により、上記微細な物体(５２０)を上記磁場発生部(５１６)による磁場が発生する場所で規定される予め定められた位置かつ予め定められた向きに配置することを特徴とする微細な物体の配置方法。
【請求項５】
請求項１から３のいずれか１つに記載の微細な物体の配置方法において、
上記微細な物体(１２０,２２０Ｂ)は、誘電率が互いに異なる表側の部分(１３０,２４４)と裏側の部分(１３１,２４９)とを有し、
上記表側の部分(１３０,２４４)と裏側の部分(１３１,２４９)とが上記配向構造を構成していることを特徴とする微細な物体の配置方法。
【請求項６】
請求項５に記載の微細な物体の配置方法において、
上記微細な物体(１２０,２２０Ｂ)の上記表側の部分(１３０,２４４)と裏側の部分(１３１,２４９)とは、一方の部分(１３１,２４９)の材質が金属であり、他方の部分(１３０,２４４)の材質が半導体であることを特徴とする微細な物体の配置方法。
【請求項７】
請求項５に記載の微細な物体の配置方法において、
上記微細な物体(１２０,２２０Ｂ)の上記表側の部分(１３０,２４４)と裏側の部分(１３１,２４９)とは、一方の部分(１３１,２４９)の材質が半導体であり、他方の部分(１３０,２４４)の材質が誘電体であることを特徴とする微細な物体の配置方法。
【請求項８】
請求項１から３のいずれか１つに記載の微細な物体の配置方法において、
上記微細な物体(２２０Ａ,２２０Ｂ)は、上記予め定められた位置における上記第１の電極(２１１)と第２の電極(２１２)のそれぞれに対応する、互いに異なるサイズの二つの部分(２２０Ａ‐１,２２０Ａ‐２,２２０Ｂ‐１,２２０Ｂ‐２)を有し、
上記基板(２１０)は、
上記第１の電極(２１１)と第２の電極(２１２)とが対向する場所(Ｂ)で上記第１の電極(２１１)の対向部分(２１１Ａ)と上記第２の電極(２１２)の対向部分(２１２Ａ)とが対向すると共に、上記第１の電極(２１１)の対向部分(２１１Ａ)の幅寸法と上記第２の電極(２１２)の対向部分(２１２Ａ)の幅寸法とが異なり、
上記微細な物体(２２０Ａ,２２０Ｂ)の上記互いに異なるサイズの二つの部分(２２０Ａ‐１,２２０Ａ‐２,２２０Ｂ‐１,２２０Ｂ‐２)が上記微細な物体(２２０Ａ,２２０Ｂ)の配向構造を構成し、
互いに幅寸法が異なる上記第１の電極(２１１)の対向部分(２１１Ａ)と上記第２の電極(２１２)の対向部分(２１２Ａ)とが上記基板(２１０)の配向構造を構成していることを特徴とする微細な物体の配置方法。
【請求項９】
請求項１から３のいずれか１つに記載の微細な物体の配置方法において、
上記微細な物体(２２０Ｂ)は、誘電率が互いに異なる表側の部分(２４４)と裏側の部分(２４９)とを有し、かつ、上記予め定められた位置における上記第１の電極(２１１)と第２の電極(２１２)のそれぞれに対応する、互いに異なるサイズの二つの部分(２２０Ｂ‐１,２２０Ｂ‐２)を有し、
上記基板(２１０)は、
上記第１の電極(２１１)と第２の電極(２１２)とが対向する場所(Ｂ)で上記第１の電極(２１１)の対向部分(２１１Ａ)と上記第２の電極(２１２)の対向部分(２１２Ａ)とが対向すると共に、上記第１の電極(２１１)の対向部分(２１１Ａ)の幅寸法と上記第２の電極(２１２)の対向部分(２１２Ａ)の幅寸法とが異なり、
上記微細な物体(２２０Ｂ)の上記誘電率が互いに異なる表側の部分(２４４)と裏側の部分(２４９)、および、上記互いに異なるサイズの二つの部分(２２０Ｂ‐１,２２０Ｂ‐２)が上記微細な物体(２２０Ｂ)の配向構造を構成し、
互いに幅寸法が異なる上記第１の電極(２１１)の対向部分(２１１Ａ)と上記第２の電極(２１２)の対向部分(２１２Ａ)とが上記基板(２１０)の配向構造を構成していることを特徴とする微細な物体の配置方法。
【請求項１０】
請求項５から９のいずれか１つに記載の微細な物体の配置方法において、
上記微細物体配置工程では、
上記基板(１１０,２１０,３１０,６１０,１４１０)上に導入された上記微細な物体を含む流体(１２１,２２１,３２１,４２１,６２１,１４２０)を上記基板(１１０,２１０,３１０,６１０,１４１０)に対して流動させることを特徴とする微細な物体の配置方法。
【請求項１１】
請求項１から３のいずれか１つに記載の微細な物体の配置方法において、
上記微細な物体(３２０,４２０)が有する配向構造は、上記微細な物体(３２０,４２０)が磁化した強磁性体(３４５,４８８)を備えることであり、
上記微細物体配置工程では、外部磁場(Ｍ１,Ｍ４)により上記微細な物体(３２０,４２０)を上記予め定められた向きに揃えることを特徴とする微細な物体の配置方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の微細な物体の配置方法において、
上記外部磁場(Ｍ１)は、上記基板(３１０)の表面に対して略平行の向きであることを特徴とする微細な物体の配置方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載の微細な物体の配置方法において、
上記外部磁場(Ｍ４)は、上記基板(４１０)の表面に対して略垂直の向きであることを特徴とする微細な物体の配置方法。
【請求項１４】
請求項１から３のいずれか１つに記載の微細な物体の配置方法において、
上記微細な物体(５２０)が有する配向構造は、上記微細な物体(５２０)が磁化した強磁性体(５４５)を備えることであり、
上記基板(５１０)も配向構造を有し、この基板(５１０)の配向構造は、上記基板(５１０)上の上記予め定められた位置(Ｅ)に対応して磁化した強磁性体(５１６)が形成されていることであることを特徴とする微細な物体の配置方法。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか１つに記載の微細な物体の配置方法において、
上記基板(１１０,２１０,３１０,４１０,５１０,６１０,１４１０)上には複数の上記予め定められた位置(Ａ,Ｂ,Ｃ,Ｄ,Ｅ,Ｆ,Ｇ)が規定され、上記基板(１１０,２１０,３１０,４１０,５１０,６１０,１４１０)上に複数の上記微細な物体(１２０,２２０,３２０,４２０,５２０,６２０,１４２０)を配置することを特徴とする微細な物体の配置方法。
【請求項１６】
請求項１から１５のいずれか１つに記載の微細な物体の配置方法を用いて上記基板上に上記微細な物体を配置する配列装置(７００,８００,９００,１５００)であり、
上記微細な物体を含む流体(７６９,８６９,９６９,１５６９)を上記基板(７６１,８６１,９６１,１５６１)上に導入する流体導入部(７６８,８６８,９６８,１５６９)と、
上記基板(７６１,８６９,９６１,１５６１)に電磁気力を印加する電磁気力印加部(７６５,７６６,７６７,８６５,８６６,８６７,８７２,９６５,９６６,９６７,１５６５,１５６６,１５６７)とを備える配列装置。
【請求項１７】
請求項１５に記載の微細な物体の配置方法を用いて作製され、上記微細な物体は発光ダイオード(１０２０)である照明装置。
【請求項１８】
請求項１５に記載の微細な物体の配置方法を用いて作製され、上記微細な物体は発光ダイオード(１１２０)である表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、微細な物体を基板上に配列する配置方法、およびこの配置方法による配列装置、上記配置方法を用いて形成された照明装置,表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、微細な物体を基板上の予め定められた位置に配置する方法が、特許文献１(米国特許第６５３６１０６号明細書)に開示されている。【０００３】
この特許文献１では、図５８に示すように、左側電極９９５０および右側電極９９５３がパターニングされた基板９９７０上に、ナノワイヤ９９２５を含んだ絶縁性の媒体(液体)を導入し、左側電極９９５０と右側電極９９５３との間に電圧を印加する。この電圧により発生した電界がナノワイヤ９９２５に作用することにより、いわゆる誘電泳動効果が生じて２つの電極の指状部分９９５５を架橋するようにナノワイヤ９９２５が配置する。このようにして、微細な物体であるナノワイヤ９９２５を基板９９７０上の予め定められた位置に配置することが可能となった。【０００４】
しかしながら、上記従来技術では、微細な物体の位置を制御することはできたが、その方向を制御することができなかった。具体的には、図５８では棒状のナノワイヤ９９２５はその内部の構造は示されていなく、一様なものとして描かれているが、ナノワイヤ９９２５の２端をそれぞれ第１の端部および第２の端部と区別した場合、例えば第１の端部が図５８において上になるか下になるかは単なる偶然により決定され、それを制御することはできなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６５３６１０６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、この発明の課題は、微細な物体の位置および方向を制御して基板上に配置することができる微細な物体の配置方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、この発明の微細な物体の配置方法は、微細な物体が配置される位置が規定される基板を準備する基板準備工程と、
上記微細な物体を含む流体を上記基板上に導入する流体導入工程と、
上記基板上に導入された流体に含まれる上記微細な物体を、電磁気力により、上記基板上で予め定められた位置かつ予め定められた向きに配置する微細物体配置工程とを備え、
上記微細な物体は、物性もしくは形状の少なくとも一方が互いに異なる複数の部分を有し、
さらに、上記微細な物体と上記基板のうちの少なくとも上記微細な物体は、上記物性もしくは形状の少なくとも一方が互いに異なる複数の部分の上記基板に対する配置によって規定される上記微細な物体の向きを上記基板上で予め定められた向きに配置するための配向構造を有していることを特徴としている。【０００８】
この発明によれば、従来の誘電泳動を用いた手法では不可能であった、微細な物体を基板上の予め定められた位置で予め定められた向きに配置することが可能となる。また、この発明の配置方法は、マニピュレーター等で掴んで基板上に設置する従来の一般的な方法と比較して、マニピュレーターと微細な物体と基板との高度な位置合わせが不必要であり、低コストで容易に配列することが可能となる。【０００９】
また、一実施形態は、上記基板準備工程では、第１の電極と第２の電極とが予め形成された基板を準備し、
上記微細物体配置工程では、上記基板に形成された上記第１の電極と第２の電極との間に電圧を印加することにより、上記微細な物体を上記第１の電極と第２の電極とが対向する場所で予め定められた位置かつ予め定められた向きに配置する。【００１０】
この実施形態によれば、上記基板に予め所望パターンに形成された第１および第２の電極に電圧を印加することにより、上記微細な物体を上記第１の電極と第２の電極とが対向する場所で予め定められた位置かつ予め定められた向きに配置できる。【００１１】
また、この実施形態では、上記第１の電極および第２の電極により、基板上に微細な物体が配列する領域を自在に規定することができる。また、上記構成で基板上に微細な物体を配置する方法は、配列する微細な物体の個数が多い場合であっても、上記第１の電極および第２の電極が対向する場所を多数設けるだけでよく、配置工程に要する時間やコストはほとんど変わらない。更には、電圧を調整することにより、基板と微細な物体とに働く力を自在に変化できるので、配置の歩留まりを向上するのに非常に適している。【００１２】
また、一実施形態では、上記基板は透明基板であり、上記透明基板の一方の面に半導体膜が形成され、
上記基板準備工程では、
上記透明基板の他方の面に入射領域が或るパターンに設定された光を入射させて、上記光が入射している間、上記光が入射している部分の上記半導体膜を選択的に低抵抗化させることによって、上記選択的に低抵抗化された上記半導体膜を上記第１の電極と第２の電極として上記基板に形成し、
上記微細物体配置工程では、上記基板に形成された上記第１の電極と第２の電極との間に電圧を印加することにより、上記微細な物体を上記第１の電極と第２の電極とが対向する場所で予め定められた位置かつ予め定められた向きに配置する。【００１３】
この実施形態によれば、基板にあらかじめ電極をパターニングする必要がなく、透明な基板上に上記半導体膜を堆積しておけば良い。このため、電極を基板にパターニングするためのフォトリソグラフィ工程およびエッチング工程を省略できて工程が簡略化される。【００１４】
また、一実施形態では、上記微細な物体は、磁化した強磁性体を有し、
上記基板は、磁場発生部を有し、
上記強磁性体が上記微細な物体の配向構造を構成すると共に上記磁場発生部が上記基板の配向構造を構成しており、
上記微細物体配置工程では、上記磁場発生部が発生する磁場により、上記微細な物体を上記磁場発生部による磁場が発生する場所で規定される予め定められた位置かつ予め定められた向きに配置する。【００１５】
この実施形態によれば、上記基板が有する磁場発生部が発生する磁場により、上記微細な物体を上記磁場発生部による磁場が発生する場所で規定される上記基板上の予め定められた位置かつ予め定められた向きに配置することができる。【００１６】
また、一実施形態では、上記微細な物体は、誘電率が互いに異なる表側の部分と裏側の部分とを有し、
上記表側の部分と裏側の部分とが上記配向構造を構成している。【００１７】
この実施形態によれば、上記基板上に上記微細な物体の位置および向き(裏表)を制御して配置することができる。このような構成によれば、基板その他に配向構造を持たせることなく、高い歩留りで簡易に基板上に微細な物体を予め定められた位置に予め定められた向きで配置させることができる。【００１８】
また、一実施形態では、上記微細な物体の上記表側の部分と裏側の部分とは、一方の部分の材質が金属であり、他方の部分の材質が半導体である。【００１９】
この実施形態によれば、上記微細な物体の表側の部分と裏側の部分の誘電率の差を効果的に大きくして、上記微細な物体を予め定められた向きに高い確率で配置できる。【００２０】
また、一実施形態では、上記微細な物体の上記表側の部分と裏側の部分とは、一方の部分の材質が半導体であり、他方の部分の材質が誘電体である。【００２１】
この実施形態によれば、上記微細な物体の表側の部分と裏側の部分の誘電率の差を効果的に大きくして、上記微細な物体を予め定められた向きに高い確率で配置できる。更には、上記表面の部分と裏面の部分の材質は、一方が半導体であるので、上記微細な物体に様々な種類の半導体デバイスを形成し、多様な機能を付加することができる。【００２２】
また、一実施形態では、上記微細な物体は、上記予め定められた位置における上記第１の電極と第２の電極のそれぞれに対応する、互いに異なるサイズの二つの部分を有し、
上記基板は、
上記第１の電極と第２の電極とが対向する場所で上記第１の電極の対向部分と上記第２の電極の対向部分とが対向すると共に、上記第１の電極の対向部分の幅寸法と上記第２の電極の対向部分の幅寸法とが異なり、
上記微細な物体の上記互いに異なるサイズの二つの部分が上記微細な物体の配向構造を構成し、
互いに幅寸法が異なる上記第１の電極の対向部分と上記第２の電極の対向部分とが上記基板の配向構造を構成している。【００２３】
この実施形態によれば、上記微細な物体が持つ配向構造と上記基板が持つ配向構造の組合せにより、上記微細な物体を上記基板上に配置するときの向きを有効に制御し、上記微細な物体を上記基板上の予め定められた位置に予め定められた向きで歩留り良く配置することが可能となる。【００２４】
また、一実施形態では、上記微細な物体は、誘電率が互いに異なる表側の部分と裏側の部分とを有し、かつ、上記予め定められた位置における上記第１の電極と第２の電極のそれぞれに対応する、互いに異なるサイズの二つの部分を有し、
上記基板は、
上記第１の電極と第２の電極とが対向する場所で上記第１の電極の対向部分と上記第２の電極の対向部分とが対向すると共に、上記第１の電極の対向部分の幅寸法と上記第２の電極の対向部分の幅寸法とが異なり、
上記微細な物体の上記誘電率が互いに異なる表側の部分と裏側の部分、および、上記互いに異なるサイズの二つの部分が上記微細な物体の配向構造を構成し、
互いに幅寸法が異なる上記第１の電極の対向部分と上記第２の電極の対向部分とが上記基板の配向構造を構成している。【００２５】
この実施形態によれば、上記基板上に上記微細な物体の位置および向き(裏表を含む)を制御して配置することができる。【００２６】
また、一実施形態では、上記微細物体配置工程では、
上記基板上に導入された上記微細な物体を含む流体を上記基板に対して流動させる。【００２７】
この実施形態によれば、好ましくない向きで上記基板上に配置しようとする上記微細な物体を流してしまい、好ましい向き(予め定められた向き)の場合のみに上記微細な物体を基板上に配置させることができる。したがって、より歩留り良く微細な物体の向きを制御することができる。【００２８】
また、一実施形態では、上記微細な物体が有する配向構造は、上記微細な物体が磁化した強磁性体を備えることであり、
上記微細物体配置工程では、外部磁場により上記微細な物体を上記予め定められた向きに揃える。【００２９】
この実施形態によれば、上記基板上に上記微細な物体の位置および向きを制御して配置することができる。このような構成によれば、上記基板に配向構造を持たせることなく、高い歩留りで簡易に基板上に微細な物体を予め定められた位置に予め定められた向きで配置させることができる。また、上記微細物体配置工程において、微細な物体を予め定められた向きに揃える際の歩留まりを向上するために、微細な物体を含む流体を基板に対して流動させる必要がない。それゆえ、流体の流れにより微細な物体の向きが乱されないので、非常に歩留り良く微細な物体の向きを揃えて基板上に配置することができる。【００３０】
また、一実施形態では、上記外部磁場は、上記基板の表面に対して略平行の向きである。【００３１】
この実施形態によれば、上記基板の表面と水平な軸方向の向きについて、上記微細な物体の向きを制御して上記基板上の予め定められた位置に配置することが可能となる。【００３２】
また、一実施形態では、上記外部磁場は、上記基板の表面に対して略垂直の向きである。【００３３】
この実施形態によれば、上記基板の表面と垂直な軸方向の向きについて、上記微細な物体の向きを制御して上記基板上の予め定められた位置に配置することが可能となる。すなわち、上記微細な物体の表裏の向きを揃えて、上記基板上の予め定められた位置に配置することができる。【００３４】
また、一実施形態では、上記微細な物体が有する配向構造は、上記微細な物体が磁化した強磁性体を備えることであり、
上記基板も配向構造を有し、この基板の配向構造は、上記基板上の上記予め定められた位置に対応して磁化した強磁性体が形成されていることである。【００３５】
この実施形態によれば、上記微細な物体が持つ配向構造と上記基板が持つ配向構造との組合せにより、上記微細な物体が基板上に配置されるときの向きを有効に制御し、上記微細な物体を上記基板上の予め定められた位置に予め定められた向きで歩留り良く配置することが可能となる。また、上記微細物体配置工程において、上記微細な物体を予め定められた向きに揃える際の歩留まりを向上させるために、上記微細な物体を含む流体を基板に対して流動させる必要がない。それゆえ、流体の流れにより上記微細な物体の向きが乱されないので、非常に歩留り良く微細な物体の向きを揃えて基板上に配置することができる。【００３６】
また、一実施形態では、上記基板上には複数の上記予め定められた位置が規定され、上記基板上に複数の上記微細な物体を配置する。【００３７】
この実施形態によれば、本発明の効果が特に顕著となる。なぜなら、基板上に微細な物体を複数配置する場合は、マニピュレーター等を用いる従来一般的な手法では、微細な物体の個数に略比例したコストと時間を要するが、本発明を用いれば、コストや時間は微細な物体の個数にほとんど依らない。【００３８】
また、一実施形態の配列装置は、上記の微細な物体の配置方法を用いて上記基板上に上記微細な物体を配置する配列装置であり、
上記微細な物体を含む流体を上記基板上に導入する流体導入部と、
上記基板に形成された第１の電極と第２の電極との間に電磁気力を印加する電磁気力印加部とを備える。【００３９】
この実施形態によれば、本発明の微細な物体を基板上に配置する方法を実際に行なう配列装置である。したがって、従来の誘電泳動を用いた手法では不可能であった、微細な物体を基板上の予め定められた位置で予め定められた向きに配置することができる。また、マニピュレーター等で掴んで基板上に設置する従来一般的な方法を用いた配列装置と比較して、マニピュレーターと微細な物体と基板との高度な位置合わせが不必要であり、低コストで容易に配列することが可能となる。【００４０】
特に、基板上に微細な物体を複数配置する場合は、マニピュレーター等を用いる従来一般的な手法を用いる配列装置に対する優位性は際立っている。例えば、マニピュレーターで微細な物体を１０個配列する手間は、１個配列する場合の手間の約１０倍となる。一方、本実施の形態の配列装置では、手間やコストは配列する微細な物体の個数にほとんど依らない。【００４１】
また、一実施形態の照明装置は、上記の微細な物体の配置方法を用いて作製され、上記微細な物体は発光ダイオードである。【００４２】
この実施形態によれば、複数の微細な発光ダイオードを基板上に多数配置した発光基板を容易に実現できるため、１つまたは数個の発光ダイオードを配置した発光基板を用いる場合に比べて以下の効果を得ることができる。まず、１つ１つの発光ダイオードの発光面積が小さく、かつそれらが基板上に分散しているので、発光に伴う熱の発生密度が小さく、かつ、均等にすることができる。一方、通常の発光ダイオードは、発光面積が大きい(１ｍｍ２に達することもある)ので、発光に伴う熱の発生密度が大きく、発光層が高温となって発光効率や信頼性に影響を与えている。複数の微細な発光ダイオードを基板上に配置することにより、発光効率を向上して信頼性を向上させることができる。【００４３】
この複数の微細な発光ダイオードを備えた照明装置は、微細な物体を基板上に配置する方法を使用して作製するので、その向き(極性)を揃えて配置することができる。そのため、全ての発光ダイオードを直流駆動により効率よく発光させることができる。向きを揃えて配列できない従来の方法では、約半分の微細な発光ダイオードは発光しないこととなる。【００４４】
更に、本実施形態は、本発明の微細な物体を基板上に配置する方法を使用して作製するので、配置のためのプロセスが非常に低コストであるという利点を有する。【００４５】
また、一実施形態の表示装置は、上記の微細な物体の配置方法を用いて作製され、上記微細な物体は発光ダイオードである。【００４６】
この実施形態によれば、本発明の微細な物体を基板上に配置する方法を使用している。本発明の微細な物体を基板上に配置する方法は、微細な物体を基板上の予め定められた位置に予め定められた向きで配置することができるので、表示装置を作製するのに好適である。更に、本実施形態は、本発明の微細な物体を基板上に配置する方法を使用して作製するので、配置のためのプロセスが非常に低コストであるという利点を有する。
【発明の効果】
【００４７】
この発明の微細な物体の配置方法によれば、従来の誘電泳動を用いた手法では不可能であった、微細な物体を基板上の予め定められた位置で予め定められた向きに配置することが可能となる。また、この発明の配置方法は、マニピュレーター等で掴んで基板上に設置する従来の一般的な方法と比較して、マニピュレーターと微細な物体と基板との高度な位置合わせが不必要であり、低コストで容易に配列することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の微細な物体の配置方法の第１実施形態で準備する基板の平面図である。
【図２】上記第１実施形態で配置する微細な物体の斜視図である。
【図３Ａ】上記微細な物体を作製する方法を説明する断面図である。
【図３Ｂ】上記微細な物体を作製する方法を説明する断面図である。
【図３Ｃ】上記微細な物体を作製する方法を説明する断面図である。
【図３Ｄ】上記微細な物体を作製する方法を説明する断面図である。
【図３Ｅ】上記微細な物体を作製する方法を説明する断面図である。
【図４】図１のＩ−Ｉ線断面において基板１１０上に液体１２１が導入された様子を示す断面図である。
【図５】上記第１実施形態における微細物体配置工程で第１,第２の電極間に電圧を印加する様子を示す模式図である。
【図６】上記第１実施形態における微細物体配置工程で第１,第２の電極間に印加する電圧の波形を示す波形図である。
【図７】上記第１実施形態により基板上に微細な物体を予め定められた位置かつ予め定められた向きに配列した様子を示す平面図である。
【図８】図７のＩ−Ｉ線断面図である。
【図９Ａ】上記第１実施形態の微細物体配置工程の後、基板上に配置された微細な物体１２０に配線する配線工程を説明する図である。
【図９Ｂ】上記第１実施形態の微細物体配置工程の後、基板上に配置された微細な物体に配線する配線工程を説明する図である。
【図９Ｃ】上記第１実施形態の微細物体配置工程の後、基板上に配置された微細な物体に配線する配線工程を説明する図である。
【図１０】本発明の微細な物体の配置方法の第２実施形態で準備する基板の平面図である。
【図１１Ａ】上記第２実施形態で配置する微細な物体の第１例の斜視図である。
【図１１Ｂ】上記第２実施形態で配置する微細な物体の第２例の斜視図である。
【図１２Ａ】上記微細な物体の第２例を作製する方法を説明する断面図である。
【図１２Ｂ】上記微細な物体の第２例を作製する方法を説明する断面図である。
【図１２Ｃ】上記微細な物体の第２例を作製する方法を説明する断面図である。
【図１２Ｄ】上記微細な物体の第２例を作製する方法を説明する断面図である。
【図１２Ｅ】上記微細な物体の第２例を作製する方法を説明する断面図である。
【図１３】図１０のII−II線断面において基板上に液体が導入された様子を示す断面図である。
【図１４】上記第２実施形態における微細物体配置工程で第１,第２の電極間に電圧を印加する様子を示す模式図である。
【図１５Ａ】上記第２実施形態における微細物体配置工程で微細な物体が第１,第２の電極が対向する場所に向きが揃って配置される原理を説明する模式図である。
【図１５Ｂ】上記第２実施形態における微細物体配置工程で微細な物体が第１,第２の電極が対向する場所に向きが揃って配置される原理を説明する模式図である。
【図１５Ｃ】上記第２実施形態における微細物体配置工程で微細な物体が第１,第２の電極が対向する場所に向きが揃って配置される原理を説明する模式図である。
【図１５Ｄ】上記第２実施形態における微細物体配置工程で微細な物体が第１,第２の電極が対向する場所に向きが揃って配置される原理を説明する模式図である。
【図１５Ｅ】図１５Ａに対応する断面図である。
【図１５Ｆ】図１５Ｂに対応する断面図である。
【図１５Ｇ】図１５Ｃに対応する断面図である。
【図１５Ｈ】図１５Ｄに対応する断面図である。
【図１６】上記第２実施形態により基板上に微細な物体を予め定められた位置かつ予め定められた向きに配列した様子を示す平面図である。
【図１７】図１６のＸＩ−ＸＩ線断面図である。
【図１８】本発明の微細な物体の配置方法の第３実施形態で準備する基板の平面図である。
【図１９】上記第３実施形態で配置する微細な物体の斜視図である。
【図２０Ａ】上記微細な物体を作製する方法を説明する断面図である。
【図２０Ｂ】上記微細な物体を作製する方法を説明する断面図である。
【図２０Ｃ】上記微細な物体を作製する方法を説明する断面図である。
【図２０Ｄ】上記微細な物体を作製する方法を説明する断面図である。
【図２０Ｅ】上記微細な物体を作製する方法を説明する断面図である。
【図２０Ｆ】上記微細な物体を作製する方法を説明する断面図である。
【図２１】図１８のIII−III線断面において基板上に液体が導入された様子を示す断面図である。
【図２２】上記第３実施形態における微細物体配置工程で第１,第２の電極間に電圧を印加すると共に基板表面と平行な外部磁場を印加する様子を示す模式図である。
【図２３】上記第３実施形態の微細物体配置工程により第１,第２の電極間に微細な物体が向きを揃えて配列された様子を示す平面図である。
【図２４】図２３のIII−III線断面図である。
【図２５】本発明の微細な物体の配置方法の第４実施形態で準備する基板の平面図である。
【図２６】上記第４実施形態で配置する微細な物体の斜視図である。
【図２７Ａ】上記微細な物体を作製する方法を説明する断面図である。
【図２７Ｂ】上記微細な物体を作製する方法を説明する断面図である。
【図２７Ｃ】上記微細な物体を作製する方法を説明する断面図である。
【図２７Ｄ】上記微細な物体を作製する方法を説明する断面図である。
【図２７Ｅ】上記微細な物体を作製する方法を説明する断面図である。
【図２７Ｆ】上記微細な物体を作製する方法を説明する断面図である。
【図２７Ｇ】上記微細な物体を作製する方法を説明する断面図である。
【図２８】図２５のIＶ−IＶ線断面において基板上に液体が導入された様子を示す断面図である。
【図２９】上記第４実施形態における微細物体配置工程で第１,第２の電極間に電圧を印加すると共に基板表面と垂直な外部磁場を印加する様子を示す模式図である。
【図３０】上記第４実施形態における微細物体配置工程により第１,第２の電極間に微細な物体が向きを揃えて配列された様子を示す平面図である。
【図３１】図３０のIＶ−IＶ線断面図である。
【図３２】本発明の微細な物体の配置方法の第５実施形態で準備する基板の平面図である。
【図３３】上記第５実施形態で配置する微細な物体の斜視図である。
【図３４】図３２のＶ−Ｖ線断面において基板上に液体が導入された様子を示す断面図である。
【図３５】上記第５実施形態における微細物体配置工程により第１,第２の電極間に微細な物体が向きを揃えて配列された様子を示す平面図である。
【図３６】図３５のＶ−Ｖ線断面図である。
【図３７Ａ】本発明の微細な物体の配置方法の第６実施形態の基板準備工程で用意する基板を示す断面図である。
【図３７Ｂ】上記第６実施形態の液体導入工程を説明する断面図である。
【図３７Ｃ】上記第６実施形態の電極形成工程を説明する断面図である。
【図３８】本発明の微細な物体の配置方法の第７実施形態で準備する基板の平面図である。
【図３９】上記第７実施形態で配置する微細な物体の斜視図である。
【図４０】上記微細な物体の断面図である。
【図４１】図３８のＶI−ＶI線断面において基板上に液体が導入された様子を示す断面図である。
【図４２】上記第７実施形態における微細物体配置工程で発生させる磁場により微細な物体が向きを揃える様子を示す断面図である。
【図４３】上記第７実施形態における微細物体配置工程により微細な物体が向きを揃えて配列された様子を示す平面図である。
【図４４】図４３のＶI−ＶI線断面図である。
【図４５】この発明の第８実施形態の配列装置７００を模式的に示す図である。
【図４６】上記配列装置７００が微細な物体基板上に配置する手順を簡潔に示したフローチャートである。
【図４７】この発明の第９実施形態の配列装置８００を模式的に示す図である。
【図４８】上記配列装置８００が微細な物体基板上に配置する手順を簡潔に示したフローチャートである。
【図４９】この発明の第１０実施形態の配列装置９００を模式的に示す図である。
【図５０】上記配列装置９００が微細な物体基板上に配置する手順を簡潔に示したフローチャートである。
【図５１】この発明の第１１実施形態の配列装置１５００を模式的に示す図である。
【図５２】この発明の第１２実施形態の照明装置であるＬＥＤ電球１０００の側面図である。
【図５３】上記ＬＥＤ電球１０００が備える発光装置１０８４の側面図である。
【図５４】上記発光装置１０８４の平面図である。
【図５５】上記発光装置１０８４の発光基板１０８６の平面図である。
【図５６】上記発光基板１０８６の拡大断面図である。
【図５７】この発明の第１３実施形態としてのＬＥＤディスプレイの１画素の回路を示す回路図である。
【図５８】従来の方法で基板上にナノワイヤを配置した様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００５０】
本発明において、微細な物体とは、一例として、その最大寸法が１００μｍ以下であるものを指すが、最大寸法が１００μｍを超えて１ｍｍ以下であるものも含んでいる。そのような最大寸法が１ｍｍ以下である物体を基板上に、その位置と方向を制御して配置するには、物体をマニピュレーター等で掴んで基板上に設置する従来一般的な方法では、著しく困難か、スループットが低いか、あるいは高いコストを要する。それゆえ、本発明の方法を用いることにより、上記一般的な方法および上記背景技術の双方に対して顕著な効果を奏することができるのである。特に、微細な物体の最大寸法が１００μｍ以下である場合には、上記マニピュレーター等で掴んで基板上に設置する一般的な方法は実質的に不可能であるので、本発明の方法が特に有効となる。
【００５１】
なお、微細な物体の最大寸法が１００μｍ以下であるとともに、最小寸法が１０μｍ以下である場合が、特に好ましい。このような微細な物体の例として、直径１μｍで長さが２０μｍの円柱状の物体をあげることができる。このような物体は機械的な強度が著しく小さいため、マニピュレーター等で掴んで基板上に設置する従来一般的な方法が特に困難となるためである。
【００５２】
また、上記微細な物体の形状は、上記円柱状の他に、三角柱状、四角柱状および多角柱状,楕円柱状や、短冊状など、様々な形状を選ぶことができる。上記物体の形状は、以下の実施の形態で説明されるように、必要に応じて配列時の方向を決定するための突起を設ける等、非対称な形状を有していてもよい。
【００５３】
更に、上記微細な物体の材質は、金属酸化物、金属窒化物、樹脂などの誘電体、シリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素、炭化ケイ素、酸化亜鉛、ガリウムナイトライドなどの半導体、金、銀、銅、アルミニウムなどの金属、およびそれらの複合体など、様々な材質を選ぶことができる。上記微細な物体の材質は、以下の実施の形態で説明されるように、必要に応じて配列時の方向を決定するための、鉄、酸化鉄、酸化クロム、コバルト、フェライト等の強磁性体を更に備えていてもよい。なお、本明細書で強磁性体とは、フェリ磁性体を含む。あるいは、室温で自発磁化を有することを指している。微細な物体は、それ自体デバイスとしての機能を有していても良い。デバイスとしては、ダイオード、発光ダイオード、トランジスタ、微細なチップ上に端子を有する集積回路等がある。
【００５４】
上記微細な物体の具体的な形状および材質は例としてあげたものであり、これに限られるものではない。
【００５５】
本発明の、微細な物体を基板上に配置する方法は、(1) 微細な物体を配置する予め定められた位置を規定した基板を準備する基板準備工程、(2) 上記微細な物体を含む流体を上記基板上に導入する流体導入工程、および(3) 上記基板上に導入された流体に含まれる上記微細な物体を、上記基板上で上記予め定められた位置で予め定められた向きに配置する微細物体配置工程を備えており、かつ、(4) 少なくとも上記微細な物体は上記基板上で予め定められた向きに配置するための配向構造を有している。
【００５６】
上記方法により、従来の誘電泳動を用いた手法では不可能であった、微細な物体を基板上の予め定められた位置で予め定められた向きに配置することが可能となる。また、上記方法は、マニピュレーター等で掴んで基板上に設置する従来の一般的な方法と比較して、マニピュレーターと微細な物体と基板との高度な位置合わせが不必要であり、低コストで容易に配列することが可能となる。
【００５７】
特に、基板上に微細な物体を複数配置する場合は、マニピュレーター等を用いる従来一般的な手法に対する優位性は際立っている。例えば、マニピュレーターで微細な物体を１０個配列する手間は、１個配列する場合の手間の約１０倍となる。一方、本発明の微細な物体を基板上に配置する方法は、配列する微細な物体の個数にほとんど依らない。したがって、基板上に微細な物体を１０個以上配列する場合が特に好ましい。なお、後述する実施の形態では、微細な物体を数万個配置することがある。現実的には、配列するための基板を無制限に大きくすることはコスト上好ましくないので、基板に配置する微細な物体は１０億個が上限となる。
【００５８】
本発明を構成する、基板準備工程、微細物体配置工程および微細な物体が有する配向構造は唯一でなく複数種ある。また、本発明では、少なくとも微細な物体は配向構造を有するが、基板もまた配向構造を有する場合もある。
【００５９】
以下、この発明を種々の実施の形態により詳細に説明する。
【００６０】
(第１の実施の形態)
この発明の第１の実施の形態を、図１〜図９を用いて説明する。本実施の形態は、専ら微細な物体が配向構造を有しており、微細な物体が基板に配置されるときの向きを有効に制御するものである。
【００６１】
(基板準備工程)
この基板準備工程では、図１に示すような、表面に第１の電極１１１と第２の電極１１２が形成された基板１１０を用意する。この基板１１０は絶縁基板とし、第１,第２の電極１１１,１１２は金属電極とする。一例として、印刷技術を利用して基板１１０の表面に所望の電極形状の金属電極(第１,第２の電極１１１,１１２)を形成することができる。また、基板１１０の表面に金属膜および感光体膜を一様に堆積し、この感光体膜を所望の電極パターンに露光・現像し、パターニングされた感光体膜をマスクとして金属膜をエッチングして第１,第２の電極１１１,１１２を形成することができる。
【００６２】
なお、上記第１,第２の電極１１１,１１２を作製する金属の材料としては、金、銀、銅、タングステン、アルミニウム、タンタルやそれらの合金などを用いることができる。また、基板１１０はガラス、セラミック、アルミナ、樹脂のような絶縁体、またはシリコンのような半導体表面にシリコン酸化膜を形成し、表面が絶縁性を有するような基板である。ガラス基板を用いる場合は、表面にシリコン酸化膜、シリコン窒化膜のような下地絶縁膜を形成するのが好ましい。
【００６３】
第１,第２の電極１１１,１１２の表面は、図示しない絶縁膜で覆われていても良い。この場合、以下の効果を奏する。後の微細物体配置工程では、基板１１０上に液体が導入された状態で第１の電極１１１と第２の電極１１２との間に電圧が印加されるが、このときに電極１１１,１１２間に電流が流れるのを防ぐことができる。このような電流は、電極内で電圧降下を引き起こして上記微細な物体の配列不良の原因となることがあり、または電気化学的効果により電極が溶解する原因となりうる。第１,第２の電極１１１,１１２を覆う絶縁膜は、例えばシリコン酸化膜やシリコン窒化膜を用いることができる。一方、このような絶縁膜で覆わない場合、第１,第２の電極１１１,１１２と後述する微細な物体１２０とを容易に電気的に接続できるので、第１,第２の電極１１１,１１２を配線として利用するのが容易になる。
【００６４】
上記第１,第２の電極１１１,１１２の対向部分１１１Ａ,１１２Ａが対向する場所Ａにより、次に述べる微細な物体が配置される場所が規定される。すなわち、後に説明する微細物体配置工程において、上記微細な物体は第１,第２の電極１１１,１１２の対向部分１１１Ａ,１１２Ａが対向する場所Ａに、第１,第２の電極１１１,１１２を架橋するように配置される。そのため、第１,第２の電極１１１,１１２の対向部分１１１Ａ,１１２Ａが対向する場所Ａにおける第１の電極１１１と第２の電極１１２との間の距離は、上記微細な物体の長さよりもやや短いことが望ましい。一例として、上記微細な物体が細長い短冊状であり、その長さが２０μｍのとき、第１の電極１１１の対向部分１１１Ａと第２の電極１１２の対向部分１１２Ａとの距離は１２μｍ〜１８μｍとすることが望ましい。すなわち、上記距離は、上記微細な物体の長さの６０〜９０％程度、より好ましくは上記長さの８０〜９０％程度とすることが望ましい。
【００６５】
(微細な物体)
次に、基板１１０上に配置する微細な物体について説明する。図２に示すように、微細な物体１２０は、短冊状であって表側面と裏側面を有している。なお、微細な物体１２０は表側面と裏側面が規定されれば良く、短冊状である必要はなく、円形、楕円形、多角形などであっても良い。この微細な物体１２０の大きさは、例えば、長辺を１０μｍ、短辺を５μｍ、厚さを０．５μｍとすることができるが、この限りではない。
【００６６】
微細な物体１２０の表側層１３０と裏側層１３１は、それぞれ異なる誘電率を有する材質からできている。後に説明するように、微細な物体１２０の表側層１３０と裏側層１３１を構成する材質の誘電率が異なれば本発明の効果を奏するのであり、材質の組合せは任意である。しかしながら、表側層１３０と裏側層１３１の誘電率の差は大きいほど大きな効果を奏するため、以下の好ましい組合せが存在する。微細な物体１２０が有する配向構造は、微細な物体１２０に表側面と裏側面とが規定され、表側面と裏側面の誘電率が異なることである。
【００６７】
第１の好ましい組合せは、微細な物体１２０の表側層１３０を誘電体とし、裏側層１３１を金属とするものである。金属は低い周波数では内部の電界が消失するまで表面電荷が発生するという意味で、実質的に無限大の誘電率を有している。第２の好ましい組合せは、微細な物体１２０の表側層１３０を誘電体とし、裏側層１３１を半導体とするものである。半導体もまた、その内部に存在する低い周波数では自由キャリアが表面に誘起されうるという点で、金属と同様に低い周波数では実質的に無限大の誘電率を有している。ただし、金属の場合ほど追従する周波数は高くなく、空乏層が形成された部位では誘電体に近い挙動を示す。第２の好ましい組合せの大きな利点は、微細な物体１２０を様々なデバイスとして機能させることができることである。以下、微細な物体１２０の表側層１３０を誘電体とし、裏側層１３１を半導体として、更に裏側層１３１にはダイオードが形成されている場合について説明を続ける。
【００６８】
図３Ａ〜図３Ｅは、微細な物体１２０を作製する方法を示す図である。
【００６９】
まず、図３Ａに示すようなＳＯＩ(Silicon on insulator)基板１４０を用意する。ＳＯＩ基板１４０は、シリコン基板１４１、シリコン酸化膜からなるＢＯＸ(Buried oxide)層１４２、ＳＯＩ層１４３から構成されている。
【００７０】
次に、図３Ｂに示すように、ＳＯＩ層１４３上に、シリコン窒化膜１４４を形成する。このシリコン窒化膜１４４は、ＣＶＤ(Chemical vapor deposition)法により形成することができる。
【００７１】
次に、図３Ｃに示すように、ＳＯＩ層１４３内に、ｎ型不純物領域１４５とｐ型不純物領域１４６を層状に形成する。ＳＯＩ層１４３内に砒素およびボロンをイオン注入し、活性化アニールを行なうことにより、ｎ型不純物領域１４５およびｐ型不純物領域１４６を形成することができる。これにより、ｎ型不純物領域１４５とｐ型不純物領域１４６との境界にｐｎ接合が形成される。
【００７２】
次に、図３Ｄに示すように、ＳＯＩ基板上１４０上に、少なくともＢＯＸ層１４２が露出するまでトレンチ１４７を形成する。このトレンチ１４７は、ＳＯＩ基板１４０上に対して通常のフォトリソグラフィ工程およびドライエッチング工程を適用することにより形成することができる。
【００７３】
次に、図３Ｅに示すように、ＳＯＩ基板１４０をフッ化水素酸溶液に漬け、シリコン酸化膜からなるＢＯＸ層１４２を溶かして微細な物体１２０をＳＯＩ基板１４０から分離する。このとき、シリコン窒化膜１４４は溶けずに残るため、絶縁膜(シリコン窒化膜１４４)からなる表側層１３０と、半導体(ｎ型,ｐ型不純物領域１４５,１４６)からなる裏側層１３１を有する微細な物体１２０が得られる。この微細な物体１２０はｐｎ接合を備えたデバイス(ダイオード)であり、この微細な物体１２０が表面を上にして基板上に配置されるか、裏面を上にして基板上に配置されるかは、このデバイスが極性を有するため、非常に重要であり、配置の場所のみならず向き(表裏)を制御することが重要となる。
【００７４】
(流体導入工程)
この工程では、図４に示すように、微細な物体１２０を含んだ流体１２１を、基板１１０上に導入する。微細な物体１２０は、流体１２１内に分散している。なお、図４は、図１のＩ−Ｉ線からみた断面において、基板１１０上に液体１２１が導入された様子を示す断面図である。
【００７５】
流体１２１は、ＩＰＡ(イソプロピルアルコール)、エタノール、メタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、アセトン、水などの液体、またはそれらの混合物を用いることができるが、この限りではない。ただし、流体１２１が持つべき好ましい性質として、微細な物体１２０の配列を妨げないよう粘性が低いこと、イオン濃度が著しく高くないこと、微細な物体１２０の配列後に基板１１０を乾燥できるようにするため揮発性を有することである。なお、イオン濃度が著しく高い液体を用いた場合、第１,第２の電極１１１,１１２に電圧を印加した際に電極１１１,１１２上に速やかに電気二重層が形成されて電界が液体中に浸透するのを妨害するため、微細な物体１２０の配列を阻害することとなる。
【００７６】
なお、図示していないが、基板１１０上に基板１１０と対向してカバーを設けるのが好ましい。このカバーは、基板１１０と平行に設置され、基板１１０とカバーの間には一様な隙間(例えば５００μｍ)が設けられる。この隙間に微細な物体１２０を含んだ流体１２１を満たす。こうすることにより、次に述べる微細物体配置工程で、上記隙間によるチャネル中に一様な速度で流体を流すことが可能となり、基板１１０上に微細な物体１２０を一様に配置することが可能となる。また、次に述べる微細物体配置工程で、流体１２１が蒸発して対流を引き起こし、微細な物体１２０の配置を乱すことを防ぐことができる。
【００７７】
(微細物体配置工程)
この工程では、前述の流体導入工程の後、図５および図６に示すように、第１の電極１１１と第２の電極１１２の間に電圧を印加し、その結果として、図７および図８に示すように、微細な物体１２０が基板１１０上の予め定められた位置に予め定められた向きで配置される。なお、図８は、図７のＩ−Ｉ線からみた断面図を示している。
【００７８】
図５は、微細な物体１２０が第１,第２の電極１１１,１１２が対向する場所に向きが揃って配置される原理を説明している。交流電源１０５によって第１の電極１１１と第２の電極１１２の間に、図６で示すような交流電圧を印加する。図６では、第２の電極１１２に基準電位を、第１の電極１１１には振幅ＶPPL／２の交流電圧を印加している。第１の電極１１１と第２の電極１１２との間に電圧が印加されると、流体１２１内に電界が発生する。その電界により、微細な物体１２０は分極が発生し、または、電荷が誘起され、微細な物体１２０の表面には電荷が誘起される。この誘起された電荷により、第１,第２の電極１１１,１１２と微細な物体１２０との間に引力が働く。(実際は、誘電泳動が起こるためには物体１２０のまわりに電界勾配が存在する必要があり、無限に大きな平行平板中に存在する物体には誘電泳動は働かないが、図５に示すような電極配置では電極に近いほど電界が強いから、誘電泳動が発生する。)
ここで、図５に示すように、微細な物体１２０が表面と裏面を有しており、その表側層１３０と裏側層１３１がそれぞれ異なる誘電率を有する材質からできている場合、微細な物体１２０の電極１１１,１１２に対向する側の表面に誘起される電荷密度が異なる。例えば、表側層１３０の誘電率が裏側層１３１の誘電率より小さい場合、図５の右側に示す裏側層１３１が第１,第２の電極１１１,１１２に対向している微細な物体１２０の方が、表側層１３０が第１,第２の電極１１１,１１２に対向している微細な物体１２０に比べて、より多くの電荷が微細な物体１２０の表面に誘起される。すなわち、第１,第２の電極１１１,１１２と微細な物体１２０との間に働く引力は、より大きな誘電率を有する側が電極１１１,１１２と対向する場合に大きくなる。したがって、選択的に微細な物体１２０の表側層１３０を上にして基板１２０上の電極１１１,１１２の対応する位置に配置することができるのである。
【００７９】
なお、この微細物体配置工程の間、図５に矢印Ｆ１で例示の如く、基板１１０上に導入された微細な物体１２０を含む流体１２１を基板１１０に対して流動させることが好ましい。この流体１２１の流動により、図５の左側に示すように表側層１３０が電極１１１,１１２に向いている好ましくない向きで基板１１０上に配置されようとしている微細な物体１２０は、電極１１１,１１２との引力が小さいので、流してしまうことができる。よって、図５の右側に示すように裏側層１３１が電極１１１,１１２に向いている好ましい向きの微細な物体１２０を基板１１０上に配置させることができる。したがって、より歩留り良く微細な物体１２０の向きを制御することができる。
【００８０】
このようにして、図７および図８に示すように、基板１１０上に微細な物体１２０を予め定められた位置(第１,第２の電極１１１,１１２の対向部分１１１Ａ,１１２Ａが対向する場所Ａ)に予め定められた向き(微細な物体１２０の裏側層１３１が電極１１１,１１２に向いている)で配列することができる。
【００８１】
流体としてＩＰＡを用いた場合の第１の電極１１１に与える交流電圧の周波数は、１０Ｈz〜１ＭＨｚとするのが好ましく、５０Ｈz〜１ｋＨｚとするのが最も配列が安定し、より好ましい。さらに、第１の電極１１１と第２の電極１１２の間に印加するＡＣ電圧は、正弦波に限らず、矩形波、三角波、ノコギリ波など、周期的に変動するものであればよい。第１の電極１１１に与える交流電圧のＶPPL(振幅の２倍)は、０．１〜１０Ｖとすることができるが、０．１Ｖ以下では微細な物体１２０の配列が悪くなり、１０Ｖ以上では微細な物体１２０が直ちに基板１１０上に固着して配置の歩留りが悪化する。したがって、１〜５Ｖが好ましく、更には１Ｖ程度とするのが好ましかった。
【００８２】
次に、基板上１１０上への微細な物体１２０の配置が完了した後、電圧を印加したまま基板１１０を加熱することにより、液体を蒸発させて乾燥させ、微細な物体１２０を基板上に固着させる。もしくは、微細な物体１２０の配置が完了した後、第１の電極１１１および第２の電極１１２に十分高電圧(１０〜１００Ｖ)を印加して微細な物体１２０を基板１１０上に固着させ、電圧の印加を停止してから基板１１０を乾燥させる。
【００８３】
(配線工程)
この工程では、上記微細物体配置工程の後、基板１１０上に配置された微細な物体(デバイス)１２０を配線する。図９Ａ〜図９Ｃは、配線工程を説明する図である。
【００８４】
図９Ａに示すように、基板１１０上に微細な物体１２０を、上述の如く、第１,第２の電極１１１,１１２の対向部分１１１Ａ,１１２Ａが対向する場所Ａに、微細な物体１２０の裏側層１３１が電極１１１,１１２に向いている向きに配置し、微細な物体１２０が分散していた流体１２１を乾燥させた後、図９Ｂに示すように、シリコン酸化膜からなる層間絶縁膜１５０を基板全面に堆積する。
【００８５】
次に、図９Ｃに示すように、一般的なフォトリソグラフィ工程およびドライエッチング工程を適用することにより層間絶縁膜１５０にコンタクト孔１５０Ａを形成し、更にメタル堆積、フォトリソグラフィ工程、エッチング工程によりメタルをパターニングしてメタル配線１５１,１５２を形成する。上記コンタクト孔１５０Ａは、微細な物体１２０の表側層１３０を貫通しているので、上記メタル配線１５１,１５２は、微細な物体１２０の裏側層１３１のｎ型不純物領域１４６と電気的に接続される(図３Ｅも参照)。また、基板１１０として、第１,第２の電極１１１,１１２の表面が絶縁膜で覆われないものを選択すれば、第１,第２の電極１１１,１１２と微細な物体１２０の裏側層１３１のｐ型不純物領域１４７とが電気的に接続される。これにより、ダイオード素子として機能する微細な物体１２０のｎ型不純物領域１４６とｐ型不純物領域１４７をそれぞれ配線することができる。
【００８６】
上述では、微細な物体１２０がダイオード素子である場合を説明したが、微細な物体１２０がその他の素子、例えば、発光ダイオードであってもよい。更には、微細な物体１２０が集積回路を内包して外部と接続されるべき２端子を備え、その２端子が微細な物体１２０の表側の面と裏側の面に形成されていてもよい。この実施の形態は、微細な物体１２０に表側の面と裏側の面が規定されていて、微細な物体１２０を基板１１０に対して表裏特定の向きに配置する必要があるときに有効である。
【００８７】
(主な効果)
本実施の形態では、上記基板準備工程で準備する基板１０１は、該基板１０１上に第１の電極１１１と第２の電極１１２とが形成されて、該第１の電極１１１の対向部分１１１Ａと第２の電極１１２の対向部分１１２Ａとが対向する場所Ａが上記予め定められた位置として規定される。また、上記微細物体配置工程では、上記第１の電極１１１と第２の電極１１２との間に電圧を印加することにより、上記予め定められた位置に上記微細な物体を配置する。
【００８８】
上記構成により、基板１０１上に形成した第１の電極１１１および第２の電極１１２により、基板１１０上に微細な物体１２０が配列する領域を自在に規定することができる。また、上記構成で基板１１０上に微細な物体１２０を配置する方法は、配列する微細な物体１２０の個数が多い場合であっても、第１の電極１１１および第２の電極１１２が対向する場所(対向部分１１１Ａ,１１２Ａ)を多数設けるだけでよく、配置工程に要する時間やコストはほとんど変わらない。更には、第１,第２の電極１１１,１１２間に印加する電圧を調整することにより、基板１１０と微細な物体１２０とに働く力を自在に変化できるので、配置の歩留まりを向上するのに非常に適している。例えば、上で説明したように、微細な物体１２０の配置が完了した後に上記電圧を高めて上記基板１１０に微細な物体１２０を固着させることができる。更に、例えば、流体導入工程の後、流体の流れが十分安定してから上記電圧を印加して微細物体配置工程を開始することができるので、配置の歩留まりを高くすることが可能である。
【００８９】
また、本実施の形態では、上記微細な物体１２０が有する配向構造は、上記微細な物体１２０に表側面と裏側面とが規定され、該表側面の部分(表側層１３０)の誘電率と裏側面の部分(裏側層１３１)の誘電率とが異なっている。
【００９０】
これは、微細な物体１２０が有する配向構造の一例である。これにより、基板１１０上に微細な物体１２０の位置および向き(裏表)を制御して配置することができる。このような構成によれば、基板１１０その他に配向構造を持たせることなく、高い歩留りで簡易に基板１１０上に微細な物体１２０を予め定められた位置に予め定められた向きで配置させることができる。
【００９１】
また、本実施の形態には、上記表側面の部分と裏側面の部分の材質は、一方が金属で他方が誘電体である場合を記載している。
【００９２】
上記構成によれば、微細な物体１２０の表側層１３０と裏側層１３１の誘電率の差を効果的に大きくして、微細な物体１２０を予め定められた向きに高い確率で配置できる。
【００９３】
また、本実施の形態には、上記表側層１３０の材質と裏側層１３１の材質は、一方が半導体で他方が誘電体である場合を記載している。
【００９４】
上記構成によってもまた、微細な物体１２０の表側層１３０の誘電率と裏側層１３１の誘電率との差を効果的に大きくして、微細な物体１２０を予め定められた向きに高い確率で配置できる。更には、上記表側層１３０の材質と裏側層１３１の材質は、一方が半導体であるので、微細な物体１２０に様々な種類のデバイスを形成し、多様な機能を付加することができる。
【００９５】
また、本実施の形態には、上記微細物体配置工程において、上記基板１１０上に導入された上記微細な物体１２０を含む流体１２１を上記基板１１０に対して流動させる場合を記載している。
【００９６】
これにより、好ましくない向きで基板１１０上に配置されようとする微細な物体１２０を流してしまい、好ましい向き(予め定められた向き)の場合のみに微細な物体１２０を基板１１０上に配置させることができる。したがって、より歩留り良く微細な物体１２０の向きを制御することができる。
【００９７】
(第２の実施の形態)
この発明の第２の実施の形態を、図１０〜図１７を用いて説明する。本実施の形態は、微細な物体のみならず基板もまた配向構造を有しており、微細な物体が持つ配向構造と基板が持つ配向構造の組合せにより、微細な物体が基板に配置されるときの向きを有効に制御するものである。
【００９８】
(基板準備工程)
この工程では、図１０に示すような、表面に第１の電極２１１と第２の電極２１２が形成された基板２１０を用意する。この基板２１０は絶縁基板とし、第１,第２の電極２１１,２１２は金属電極とする。基板や電極の材質および作製方法は、第１の実施形態と同様とすることができる。
【００９９】
第１,第２の電極２１１,２１２の表面は、図示しない絶縁膜で覆われていても良い。この場合、以下の効果を奏する。後の微細物体配置工程では、基板２１０上に液体が導入された状態で第１の電極２１１と第２の電極２１２の間に電圧が印加されるが、このときに電極２１１,２１２の間に電流が流れるのを防ぐことができる。このような電流は、電極２１１,２１２内で電圧降下を引き起こして配列不良の原因となることがあり、または電気化学的効果により電極が溶解する原因となりうる。第１,第２の電極２１１,２１２を覆う絶縁膜は、例えばシリコン酸化膜やシリコン窒化膜を用いることができる。一方、このような絶縁膜で覆わない場合、第１,第２の電極２１１,２１２と微細な物体２２０とを容易に電気的に接続できるので、第１,第２の電極２１１,２１２を配線として利用するのが容易になる。
【０１００】
第１,第２の電極２１１,２１２の対向部分２１１Ａ,２１２Ａが対向する場所Ｂにより、後述する微細な物体が配置される場所が規定される。すなわち、後に説明する微細物体配置工程において、上記微細な物体は第１,第２の電極２１１,２１２が対向する場所Ｂに、第１,第２の電極２１１,２１２を架橋するように配置される。そのため、第１,第２の電極２１１,２１２が対向する場所Ｂにおける第１の電極２１１の対向部分２１１Ａと第２の電極２１２の対向部分２１２Ａとの間の距離は、上記微細な物体の長さよりもやや短いことが望ましい。一例として、上記微細な物体が細長い短冊状であり、その長さが２０μｍのとき、第１の電極２１１の対向部分２１１Ａと第２の電極２１２の対向部分２１２Ａとの間の距離は、１２μｍ〜１８μｍとすることが望ましい。すなわち、上記距離は、上記微細な物体の長さの６０〜９０％程度、より好ましくは上記長さの８０〜９０％程度とすることが望ましい。
【０１０１】
上記基板２１０は配向構造を有しており、その配向構造とは上記第１の電極２１１と第２の電極２１２とが対向する場所において、上記第１の電極２１１の対向部分２１１Ａの幅寸法ｄ１と第２の電極２１２の対向部分２１２Ａの幅寸法ｄ２とが異なることである。具体的には、図１０に示すように、第１,第２の電極２１１,２１２の対向部分２１１Ａ,２１２Ａが対向する場所Ｂでは、第１の電極２１１の対向部分２１１Ａの幅ｄ１は、第２の電極２１２の対向部分２１２Ａの幅ｄ２よりも狭くなっている。
【０１０２】
(微細な物体)
次に、上記基板２１０上に配置する微細な物体について説明する。ここでは、２種類の微細な物体を例示する。
【０１０３】
図１１Ａに示すように、微細な物体の第１の例である微細な物体２２０Ａは、全体としては細長い棒状であるが、その一方の端部２２０Ａ‐１の幅Ｗ１は他方の端部２２０Ａ‐２の幅Ｗ２よりも広くなっており、Ｔ字状の形状を有している。後の微細物体配置工程では、この微細な物体２２０Ａの一方の端部２２０Ａ‐１と他方の端部２２０Ａ‐２は、配列すべき基板２１０上の配列すべき場所における第２の電極２１２の対向部分２１２Ａと第１の電極２１１の対向部分２１１Ａに対応して配置される。すなわち、微細な物体２２０Ａは、一方の端部２２０Ａ‐１が第２の電極２１２の対向部分２１２Ａに、他方の端部２２０Ａ‐２が第１の電極２１１の対向部分２１１Ａに重なって、第１の電極２１１と第２の電極２１２を架橋するように配置される。図１１Ａに示す一例では、微細な物体２２０Ａはシリコンよりなっていて、２つの領域によって二分されており、幅が広い端部２２０Ａ‐１を持つ側にｎ型不純物領域２４５が、反対側にはｐ型不純物領域２４６が形成されている。それゆえ、微細な物体２２０Ａはダイオード素子としての機能を有する。
【０１０４】
一方、図１１Ｂに示すように、微細な物体の第２の例である微細な物体２２０Ｂは、全体としては微細な物体２２０Ａと同様、広い幅Ｗ１の一方の端部２２０Ｂ‐１と狭い幅Ｗ２の他方の端部２２０Ｂ‐２とを有し、Ｔ字状の形状を有している。さらに、この第２例の微細な物体２２０Ｂは、表側面と裏側面を有していて、微細な物体２２０Ｂの表側の部分である表側層２４４と裏側の部分である裏側層２４９は、それぞれ異なる誘電率を有する材質からできている。後述するように、微細な物体２２０Ｂの表側層２４４を構成する材質と裏側層２４９を構成する材質の誘電率が異なれば、配向構造としての効果を奏するのであり、表側層２４４と裏側層２４９の材質の組合せは任意である。しかしながら、表側層２４４と裏側層２４９の誘電率の差は大きいほど大きな効果を奏するため、以下の好ましい組合せが存在する。
【０１０５】
第１の好ましい組合せは、微細な物体２２０Ｂの表側層２４４を誘電体とし、裏側層２４９を金属とするものである。金属は低い周波数では内部の電界が消失するまで表面電荷が発生するという意味で、実質的に無限大の誘電率を有している。第２の好ましい組合せは、微細な物体２２０Ｂの表側層２４４を誘電体とし、裏側層２４９を半導体とするものである。半導体もまた、その内部に存在する低い周波数では自由キャリアが表面に誘起されうるという点で、金属と同様に低い周波数では実質的に無限大の誘電率を有している。ただし、金属の場合ほど追従する周波数は高くなく、空乏層が形成された部位では誘電体に近い挙動を示す。第２の好ましい組合せの大きな利点は、微細な物体２２０Ｂを様々なデバイスとして機能させることができることである。本実施の形態では、微細な物体２２０Ｂの表側層２４４は絶縁体(シリコン酸化膜)からなり、裏側層２４９はシリコンよりなるｎ型不純物領域２４５とｐ型不純物領域２４６からなる。それゆえ、微細な物体２２０Ｂはダイオードの機能を有している。
【０１０６】
この第２の例の微細な物体２２０Ｂもまた、前述の第１の例の微細な物体２２０Ａと同様にＴ字状の形状を有しており、後述する微細物体配置工程で一方の端部２２０Ｂ‐１が第２の電極２１２の対向部分２１２Ａに重なり、他方の端部２２０Ｂ‐２が第１の電極２１１の対向部分２１１Ａに重なって、第１の電極２１１の対向部分２１１Ａと第２の電極２１２の対向部分２１２Ａとを架橋するように配置される。更に、微細な物体２２０Ｂは、表側層２４４と裏側層２４９の誘電率が異なるため、表側層２４４と裏側層２４９のどちらが上(電極２１１,２１２と反対側)に配向するかを制御することも可能となる。
【０１０７】
本実施の形態における、第１,第２例の微細な物体２２０Ａ,２２０Ｂは、配向構造を有している。この微細な物体２２０Ａの配向構造とは、上記微細な物体２２０Ａが、上記予め定められた位置における上記第１の電極２１１の対向部分２１１Ａに対応する他方の端部２２０Ａ‐２と、第２の電極２１２の対向部分２１２Ａに対応する一方の端部２２０Ａ‐１という互いに異なるサイズの二つの部分を持つことである。また、上記微細な物体２２０Ｂの配向構造とは、上記微細な物体２２０Ｂが、上記予め定められた位置における上記第１の電極２１１の対向部分２１１Ａに対応する他方の端部２２０Ｂ‐２と、第２の電極２１２の対向部分２１２Ａに対応する一方の端部２２０Ｂ‐１という互いに異なるサイズの二つの部分を持つことである。上記微細な物体２２０Ｂは更なる配向構造を有し、更なる配向構造とは、上記微細な物体２２０Ｂに表側面と裏側面とが規定され、該表側面の表側層(絶縁体)２４４の誘電率と裏側面の裏側層(シリコン)２４９の誘電率が異なることである。
【０１０８】
微細な物体２２０Ａ,２２０ＢがＴ字状の形状を有しているのは、その一例であり、上述の特徴を有する限り、他の形状としても良い。微細な物体２２０Ａ,２２０Ｂの大きさは、例えば、長辺Ｌ１を１０μｍ、短辺の最大値Ｗ１(ｎ型不純物領域２４５がある端)を４μｍ、短辺の最小値Ｗ２(ｐ型不純物領域２４６がある端)を２μｍ、厚さＴを０．５μｍとすることができるが、この限りではない。
【０１０９】
図１２Ａ〜図１２Ｅは、微細な物体２２０Ｂを作製する方法を示す図である。微細な物体２２０Ａは、微細な物体２２０Ｂに対して絶縁体２４４がない点だけが異なる。よって、微細な物体２２０Ａは、微細な物体２２０Ｂを作製する方法で絶縁体２４４を形成せず、または絶縁体２４４を除去するようにすれば良い。
【０１１０】
まず、図１２Ａに示すようなＳＯＩ基板２４０を用意する。ＳＯＩ基板２４０は、シリコン基板２４１、シリコン酸化膜からなるＢＯＸ層２４２、ＳＯＩ層２４３から構成されている。
【０１１１】
次に、図１２Ｂに示すように、ＳＯＩ層２４３上に、シリコン窒化膜からなる絶縁膜２４４を形成する。この絶縁膜２４４は、ＣＶＤ法により形成することができる。
【０１１２】
次に、図１２Ｃに示すように、ＳＯＩ層２４３内に、ｎ型不純物領域２４５とｐ型不純物領域２４６を形成する。ｎ型,ｐ型不純物領域２４５,２４６は、砒素,ボロンをイオン注入し、活性化アニールを行なうことにより形成することができる。これにより、ｎ型不純物領域２４５とｐ型不純物領域２４６との境界にｐｎ接合が形成される。
【０１１３】
次に、図１２Ｄに示すように、ＳＯＩ基板上２４０上に、少なくともＢＯＸ層２４２が露出するまでトレンチ２４７を形成する。このトレンチ２４７は、ＳＯＩ基板２４０に対して通常のフォトリソグラフィ工程およびドライエッチング工程を適用することにより形成することができる。
【０１１４】
次に、図１２Ｅに示すように、ＳＯＩ基板２４０をフッ化水素酸溶液に漬け、シリコン酸化膜からなるＢＯＸ層２４２を溶かして微細な物体２２０ＢをＳＯＩ基板２４０から分離する。このとき、シリコン窒化膜からなる絶縁膜２４４は溶けずに残るため、絶縁膜２４４である表側層２４４と、半導体(ｎ型,ｐ型不純物領域２４５,２４６)からなる裏側層２４９を有する微細な物体２２０Ｂが得られる。この微細な物体２２０Ｂは、ｐｎ接合を備えたデバイス(ダイオード)であり、この微細な物体２２０Ｂのｎ型,ｐ型不純物領域２４５,２４６が、基板２１０の第１の電極２１１,第２の電極２１２のどちら側に配置されるかは、このデバイスが極性を有するため、非常に重要であり、配置の場所のみならず向きを制御することが重要となる。
【０１１５】
(流体導入工程)
この工程では、図１３に示すように、微細な物体２２０(微細な物体２２０Ａまたは微細な物体２２０Ｂ)を含んだ流体２２１を、基板２１０上に導入する。上記微細な物体２２０は、流体２２１内に分散している。なお、図１３は、図１０のII−II線からみた断面において、基板２１０上に液体２２１が導入された様子を示す断面図である。
【０１１６】
流体２２１の成分は、前述の第１実施形態で述べた流体１２１と同様とすることができる。
【０１１７】
なお、図示していないが、基板２１０上に基板と対向してカバーを設けるのが好ましい。このカバーは、基板２１０と平行に設置され、基板２１０とカバーの間には一様な隙間(例えば５００μｍ)を設けられる。この隙間に微細な物体２２０を含んだ流体２２１を満たす。こうすることにより、微細物体配置工程で、上記隙間によるチャネル中に一様な速度で流体２２１を流すことが可能となり、基板２１０上に微細な物体２２０を一様に配置することが可能となる。また、次に述べる微細物体配置工程で、流体２２１が蒸発して対流を引き起こすことを防いで、微細な物体２２０の配置が乱されることを防止できる。
【０１１８】
(微細物体配置工程)
この工程では、上述の流体導入工程の後、図１４、図１５Ａ〜図１５Ｄ、および図１５Ｅ〜図１５Ｈに示すように、第１の電極２１１と第２の電極２１２の間に電圧を印加し、その結果として、図１６の平面図および図１７の断面図に示すように、微細な物体２２０が基板２１０上の予め定められた位置に予め定められた向きで配置される。なお、図１７は、図１６のＸI−ＸI線からみた断面図を示している。また、上記微細な物体２２０は、上記微細な物体２２０Ａまたは２２０Ｂを表している。
【０１１９】
図１４は、微細な物体２２０Ａが、第１の電極２１１の対向部分２１１Ａと第２の電極２１２の対向部分２１２Ａとが対向する場所に向きが揃って配置される原理を説明している。第１の電極２１１と第２の電極２１２との間に、前述の第１実施形態と同様に、図６に示すような交流電圧を印加する。微細な物体２２０ＡはＴ字の形状を有しており、幅が広いほうの端部２２０Ａ‐１を頭部と呼び、反対側の端部２２０Ａ‐２を脚部と呼ぶことにする。また、既に説明したように、第１の電極２１１の対向部分２１１Ａの幅ｄ１は第２の電極２１２の対向部分２１２Ａの幅ｄ２よりも狭くなっている。
【０１２０】
図１４の左側の微細な物体２２０Ａは、頭部２２０Ａ-１が第１の電極２１１の対向部分２１１Ａと重なり、脚部２２０Ａ-２が第２の電極２１２の対向部分２１２Ａと重なっている。一方、図１４の右側の微細な物体２２０Ａは、頭部２２０Ａ-１が第２の電極２１２の対向部分２１２Ａと重なり、脚部２２０Ａ-２が第１の電極２１１の対向部分２１１Ａとそれぞれ重なっている。図１４から明らかなように、図１４の右側の微細な物体２２０Ａの方が、図１４の左側の微細な物体２２０Ａよりも、第１,第２の電極２１１,２１２と重なる面積が大きい。そのため、左側の微細な物体２２０Ａに比べて、右側の微細な物体２２０Ａの方がより多くの電荷が誘起され、第１,第２の電極２１１,２１２との間でより強い引力が働くこととなる。したがって、微細な物体２２０Ａの頭部２２０Ａ-１が第２の電極２１２の対向部分２１２Ａと重なる方向で選択的に基板２１０上の予め定められた位置に配置することができるのである。
【０１２１】
図１５Ａ〜図１５Ｄおよび図１５Ｅ〜図１５Ｈは、微細な物体２２０Ｂが第１,第２の電極２１１,２１２の対向部分２１１Ａ,２１２Ａが対向する場所に向きが揃って配置される原理を説明している。図１５Ｅ〜図１５Ｈは、平面図である図１５Ａ〜図１５Ｄに対応する断面図である。
【０１２２】
上記第１の電極２１１と第２の電極２１２の間に、前述の第１実施形態と同様な交流電圧(図６参照)を印加する。なお、微細な物体２２０Ｂは表側面と裏側面が規定され、表側層２４４と裏側層２４９の誘電率が異なる。したがって、微細な物体２２０Ｂは、頭部２２０Ｂ-１および脚部２２０Ｂ-２が第１の電極２１１および第２の電極２１２のどちら側に重なるかという向きを制御できるのみならず、表側層２４４と裏側層２４９のどちらが上(電極２１１,２１２の反対側)に向くかも制御することが可能となる。
【０１２３】
微細な物体２２０Ｂは、頭部２２０Ｂ-１および脚部２２０Ｂ-２が第１の電極２１１および第２の電極２１２のどちら側に重なるかという２通りの自由度と、表側層２４４および裏側層２４９のどちらが上を向くかという２通りの自由度とがあり、向きに関して合計４通りの自由度がある。この４通りの向きの微細な物体２２０Ｂを、図１５Ａ,図１５Ｂ,図１５Ｃ,図１５Ｄ、および、図１５Ｅ,図１５Ｆ,図１５Ｇ,図１５Ｈに示す。
【０１２４】
これまでの説明で、図１５Ａ,図１５Ｅと、図１５Ｂ,図１５Ｆと、図１５Ｃ,図１５Ｇと、図１５Ｄ,図１５Ｈに示す、この微細な物体２２０Ｂの４通りの向きのうちで、図１５Ａ,図１５Ｅに示す向きが、微細な物体２２０Ｂと第１,第２の電極２１１,２１２との間に働く引力が最も大きいことは明らかである。すなわち、図１５Ａ,図１５Ｅに示すように、絶縁体膜からなる表側層２４４が上向きで、シリコンからなるｎ型,ｐ型不純物領域２４５,２４６からなる裏側層２４９が基板２１０に対向する向き、かつ、図１５Ａ,図１５Ｅに示すように、頭部２２０Ｂ-１が第２の電極２１２の対向部分２１２Ａと重なる場合が一番誘起される電荷が多くなる。すなわち、微細な物体２２０Ｂの誘電率が高い側の裏側層２４９が電極２１１,２１２と対向し、かつ、微細な物体２２０Ｂの幅が広い頭部２２０Ｂ-１と幅が広い方の電極２１２の対向部分２１２Ａとが重なる場合が、最も引力が大きい。したがって、図１６,図１７に示すように、微細な物体２２０Ｂの頭部２２０Ｂ-１が第２の電極２１２と重なり、かつ、シリコンからなるｎ型,ｐ型不純物領域２４５,２４６つまり裏側層２４９が基板２１０に対向する向きで選択的に基板２１０上の予め定められた位置に微細な物体２２０Ｂを配置することができるのである。
【０１２５】
なお、この微細物体配置工程の間、基板２１０上に導入された微細な物体２２０(微細な物体２２０Ａまたは微細な物体２２０Ｂ)を含む流体２２１を基板２１０に対して流動させることが好ましい。これにより、図１４の左側に示す配置の微細な物体２２０Ａや、図１５Ｂ〜図１５Ｄ,図１５Ｆ〜図１５Ｈに示す配置の微細な物体２２０Ｂのような好ましくない向きで基板２１０上に配置しようとする微細な物体２２０Ａ,２２０Ｂを流してしまうと共に、図１４の右側に示す配置の微細な物体２２０Ａ２および図１５Ａ,図１５Ｅに示す配置の微細な物体２２０Ｂのような好ましい向きの微細な物体２２０を基板２１０上に残すように配置することができる。したがって、より歩留り良く微細な物体２２０の向きを制御することができる。
【０１２６】
このようにして、図１４の右側および図１５Ａ,図１５Ｅに示すように、基板２１０上に微細な物体２２０(２２０Ａまたは２２０Ｂ)を予め定められた位置に予め定められた向きで配列することができる。
【０１２７】
流体としてＩＰＡを用いた場合の第１の電極２１１に与える交流電圧の周波数は、１０Ｈz〜１ＭＨzとするのが好ましく、５０Ｈz〜１ｋＨzとするのが最も配列が安定し、より好ましい。さらに、第１の電極２１１と第２の電極２１２の間に印加するＡＣ電圧は、正弦波に限らず、矩形波、三角波、ノコギリ波など、周期的に変動するものであればよい。第１の電極２１１に与える交流電圧のＶPPL(振幅の２倍)は、０．１〜１０Ｖとすることができるが、０．１Ｖ以下では微細な物体１２０の配列が悪くなり、１０Ｖ以上では微細な物体１２０が直ちに基板１１０上に固着して配置の歩留りが悪化する。したがって、１〜５Ｖが好ましく、更には１Ｖ程度とするのが好ましかった。
【０１２８】
次に、基板上２１０上への微細な物体２２０の配置が完了した後、電圧を印加したまま基板２１０を加熱することにより、液体を蒸発させて乾燥させ、微細な物体２２０を基板２１０上に固着させる。もしくは、微細な物体２２０の配置が完了した後、第１の電極２１１および第２の電極２１２に十分高電圧(１０〜１００Ｖ)を印加して微細な物体２２０を基板２１０上に固着させ、電圧の印加を停止してから基板２１０を乾燥させる。
【０１２９】
(配線工程)
この工程では、上記微細物体配置工程の後、上記基板２１０上に配置された微細な物体(デバイス)２２０を配線する。本実施形態の配線工程は、前述の第１実施形態の場合と同様に行なうことが可能である。したがって、図と詳細な説明は省略する。
【０１３０】
上記微細な物体２２０はダイオード以外でも、例えば、発光ダイオードであってもよい。更には、微細な物体２２０が集積回路を内包して外部と接続されるべき２端子を備え、その２端子が微細な物体２２０の上記頭部２２０Ａ-１,２２０Ｂ-１と上記脚部２２０Ａ-２,２２０Ｂ-２にそれぞれ形成されていてもよい。この実施の形態は、微細な物体２２０に上記頭部と上記脚部が規定されていて、基板２１０に対して上記頭部と脚部の向きを特定して配置する必要があるときに有効である。
【０１３１】
(主な効果)
本実施形態では、上記基板準備工程で準備する基板２１０は、該基板２１０上に第１の電極２１１と第２の電極２１２とが形成されて、該第１の電極２１１と第２の電極２１２とが対向する場所で上記予め定められた位置が規定される。また、上記微細物体配置工程では、上記第１の電極２１１と第２の電極２１２との間に電圧を印加することにより、上記予め定められた位置に上記微細な物体２２０を配置する。
【０１３２】
上記構成により、第１の電極２１１および第２の電極２１２により、基板２１０上に微細な物体２２０が配列する領域を自在に規定することができる。また、上記構成で基板２１０上に微細な物体２２０を配置する方法は、配列する微細な物体２２０の個数が多い場合であっても、第１の電極２１１および第２の電極２１２が対向する場所つまり対向部分２１１Ａ,２１２Ａを多数設けるだけでよく、配置工程に要する時間やコストはほとんど変わらない。更には、第１,第２の電極２１１,２１２間に印加する電圧を調整することにより、基板２１０と微細な物体２２０とに働く力を自在に変化できるので、配置の歩留まりを向上させるのに非常に適している。例えば、前述の第１の実施形態で説明したのと同様に、微細な物体２２０の配置が完了した後電圧を高めて基板２１０に微細な物体２２０を固着させることができる。更に、例えば、流体導入工程の後、十分流体の流れが安定してから電圧を印加して微細物体配置工程を開始することができるので、配置の歩留まりを高くすることが可能である。
【０１３３】
また、本実施の形態では、上記微細な物体２２０が有する配向構造は、図１６に示すように、上記微細な物体２２０が、上記予め定められた位置における上記第１の電極２１１と第２の電極２１２のそれぞれに対応する、互いに異なるサイズの二つの部分(頭部２２０Ａ-１,２２０Ｂ-１と脚部２２０Ａ-２,２２０Ｂ-２)を持つことである。さらに、上記基板２１０も配向構造を有しており、該基板２１０が有する配向構造は、上記第１の電極２１１の対向部分２１１Ａの幅ｄ１と第２の電極２１２の対向部分２１２Ａの幅ｄ２が異なることである。
【０１３４】
上記構成により、微細な物体２２０が持つ配向構造と基板２１０が持つ配向構造の組合せにより、微細な物体２２０が基板２１０上に配置するときの向きを有効に制御し、微細な物体２２０を基板２１０上の予め定められた位置に予め定められた向きで歩留り良く配置することが可能となる。
【０１３５】
また、本実施の形態では、上記微細な物体２２０Ｂは更なる配向構造を有し、その配向構造とは、図１７に示すように、上記微細な物体２２０Ｂに表側面と裏側面とが規定され、該表側面の表側層(絶縁体)２４４の誘電率と裏側面の裏側層(シリコン)２４９の誘電率が異なることである。これにより、基板２１０上に微細な物体２２０Ｂの位置および向き(裏表を含む)を制御して配置することができる。
【０１３６】
また、本実施の形態には、上記微細物体配置工程において、上記基板２１０上に導入された上記微細な物体２２０を含む流体２２１を上記基板２１０に対して流動させる場合を記載している。
【０１３７】
これにより、好ましくない向きで基板２１０上に配置しようとする微細な物体２２０を流してしまい、好ましい向き(予め定められた向き)の場合のみに微細な物体２２０を基板２１０上に配置させることができる。したがって、より歩留り良く微細な物体２２０の向きを制御することができる。
【０１３８】
(第３の実施の形態)
次に、本発明の第３の実施の形態を、図１８〜図２４を用いて説明する。本実施形態は、微細な物体３２０が有する配向構造と、基板３１０の表面と略平行な外部磁場との組合せによって、微細な物体３２０が基板３１０に配置されるときの向きを有効に制御するものである。
【０１３９】
(基板準備工程)
この工程では、図１８に示すような、表面に第１の電極３１１と第２の電極３１２が形成された基板３１０を用意する。この基板３１０は絶縁基板とし、第１,第２の電極３１１,３１２は金属電極とする。基板３１０や電極３１１,３１２の材質および作製方法は、前述の第１実施形態と同様とすることができる。
【０１４０】
第１,第２の電極３１１,３１２の表面は、図示しない絶縁膜で覆われていても良い。この場合、以下の効果を奏する。後の微細物体配置工程では、基板３１０上に液体が導入された状態で第１の電極３１１と第２の電極３１２の間に電圧が印加されるが、このときに電極３１１,３１２間に電流が流れるのを防ぐことができる。このような電流は、電極３１１,３１２内で電圧降下を引き起こして配列不良の原因となることがあり、または電気化学的効果により電極が溶解する原因となりうる。第１,第２の電極３１１,３１２を覆う絶縁膜は、例えばシリコン酸化膜やシリコン窒化膜を用いることができる。一方、このような絶縁膜で覆わない場合、第１,第２の電極３１１,３１２と微細な物体３２０とを容易に電気的に接続できるので、第１,第２の電極３１１,３１２を配線として利用するのが容易になる。
【０１４１】
第１,第２の電極３１１,３１２の対向部分３１１Ａ,３１２Ａが対向する場所Ｃにより、微細な物体が配置する場所が規定される。すなわち、後に説明する微細物体配置工程において、微細な物体３２０は第１,第２の電極３１１,３１２の対向部分３１１Ａ,３１２Ａが対向する場所Ｃに、第１,第２の電極３１１,３１２を架橋するように配置される。そのため、第１,第２の電極３１１,３１２が対向する場所Ｃにおける第１の電極３１１の対向部分３１１Ａと第２の電極３１２の対向部分３１２Ａとの間の距離は、微細な物体３２０の長さよりもやや短いことが望ましい。一例として、微細な物体３２０が細長い短冊状であり、その長さが２０μｍのとき、第１の電極３１１の対向部分３１１Ａと第２の電極３１２の対向部分３１２Ａとの間の距離は１２μｍ〜１８μｍとすることが望ましい。すなわち、上記距離は、微細な物体３２０の長さの６０〜９０％程度、より好ましくは上記長さの８０〜９０％程度とすることが望ましい。
【０１４２】
(微細な物体)
次に、基板３１０上に配置する微細な物体３２０について説明する。
【０１４３】
図１９に示すように、微細な物体３２０は、全体として細長い棒状であり、コア３４２の周りを３層のシェル３４３,３４４,３４５が覆い、その一端でシェルがなくコア３４２が露出している。３層のシェル３４３,３４４,３４５のうち最外層のシェル３４５は磁化した強磁性体である。具体的には、ｎ型の導電型を有するＧａＮ(ガリウムナイトライド)コア３４２の周りを、ＩｎＧａＮ(インジウムガリウムナイトライド)シェル３４３が囲み、その外側にｐ型の導電型を有するＧａＮ(ガリウムナイトライド)シェル３４４が囲み、最外層のシェルとして微細な物体の長さ方向に磁化したフェライトシェル３４５が形成されている。
【０１４４】
微細な物体３２０が有する配向構造は、微細な物体３２０の長さ方向に磁化した強磁性体であるフェライトシェル３４５である。
【０１４５】
微細な物体３２０は、ｎ型の導電型のＧａＮコア３４２とｐ型の導電型のＧａＮシェル３４４とに挟まれたＩｎＧａＮシェル３４３が活性層となる発光ダイオード素子としての機能を有している。
【０１４６】
微細な物体３２０の大きさは、例えば、ｎ型の導電型のＧａＮコア３４２の直径を１μｍ、ＩｎＧａＮシェル３４３の厚さを５ｎｍ、ｐ型の導電型のＧａＮシェル３４４を１００ｎｍ、フェライトシェル３４５の厚さを２００ｎｍ、ｎ型の導電型のＧａＮコア３４２の長さを２０μｍ、そのうちｎ型の導電型のＧａＮコア３４２が露出する部分の長さを５μｍとすることができる。なお、各サイズは上記に限らず、例えば、ｎ型の導電型のＧａＮコア３４２の直径が１００ｎｍの、いわゆるナノワイヤであってもよい。
【０１４７】
図２０Ａ〜図２０Ｆは、微細な物体３２０を作製する方法を示す図である。
【０１４８】
まず、図２０Ａに示すように、ＧａＮ基板３４０上に金属触媒(Ｎｉ触媒３４１)を粒状に形成する。これは、ＧａＮ基板上にＮｉをスパッタにより堆積し、その後アニールにより凝集させて行なうことができる。またはＮｉコロイドを含む溶液に浸して行なうこともできる。
【０１４９】
次に、図２０Ｂに示すように、ＭＯＣＶＤ(有機金属気相成長)装置を用いて、ｎ型の導電型のＧａＮを結晶成長させてｎ型の導電型のＧａＮコア３４２を形成する。この型の導電型のＧａＮコア３４２は、例えば、直径１μｍで長さ２０μｍに成長させる。成長温度を８００℃程度に設定し、成長ガスとしてトリメチルガリウム(ＴＭＧ)およびアンモニア(ＮＨ３)を使用し、ｎ型不純物供給用にシラン(ＳiＨ４)を、さらにキャリアガスとして水素(Ｈ２)を供給することによって、Ｓｉを不純物としたｎ型の導電型のＧａＮコア３４２を成長させることができる。
【０１５０】
次に、図２０Ｃに示すように、ＭＯＣＶＤにより、上記ｎ型の導電型のＧａＮコア３４２およびＧａＮ基板３４０上の全面に、ＩｎＧａＮ層３４３を５ｎｍの厚さで形成する。これは、温度９００℃で、ＴＭＧ、トリメチルインジウム(ＴＭＩ)およびＮＨ３を使用し、さらにキャリアガスとしてＨ２を供給すればよい。それに続いて、ＭＯＣＶＤにより、上記ＩｎＧａＮ層３４３上の全面に、ｐ型の導電型のＧａＮ層３４４を１００ｎｍの厚さで形成する。これは、温度９００℃で、ＴＭＧおよびＮＨ３を使用し、ｐ型不純物供給用にＣＰ２Ｍｇ(ビスシクロペンタジエニルマグネシウム)を、さらにキャリアガスとしてＨ２を供給すればよい。
【０１５１】
次に、図２０Ｄに示すように、ｐ型の導電型のＧａＮ層３４４上のＮｉ触媒３４１をエッチングにより除去し、洗浄を行い、アニールによりｐ型の導電型のＧａＮ層３４４を活性にする。それに続いて、ｐ型の導電型のＧａＮ層３４４上の全面に、フェライトシェル３４５をレーザーアブレーションまたはメッキにより、２００ｎｍの厚さで堆積する。
【０１５２】
次に、図２０Ｅに示すように、ドライエッチングのＲＩＥ(反応性イオンエッチング)により基板垂直方向に選択的にエッチングを行い、フェライトシェル３４５、ｐ型の導電型のＧａＮ層３４４、ＩｎＧａＮ層３４２、ＧａＮ基板３４０をエッチングする。これにより、ｎ型の導電型のＧａＮコア３４２は、ＧａＮ基板３４０近くの根元ではシェルを有さず、上部ではシェル(ＩｎＧａＮシェル３４３、ｐ型の導電型のＧａＮシェル３４４およびフェライトシェル３４５)に覆われている形状となる。その後、矢印Ｍ２で示すように、ＧａＮ基板３４０と垂直方向に外部磁場を印加し、フェライトシェル３４５をＧａＮ基板３４０の表面と垂直方向に磁化する。図２０Ｅに示すように、フェライトシェル３４５は、ｎ型ＧａＮコア３４２が突出した側がＳ極となり、ｎ型ＧａＮコア３４２の非突出側がＮ極となる。
【０１５３】
次に、図２０Ｆに示すように、ＧａＮ基板３４０を液体に浸して超音波を照射し、微細な物体３２０をＧａＮ基板３４０から分離する。
【０１５４】
この微細な物体３２０はｐｎ接合を備えたデバイス(発光ダイオード)であり、一方の端にｎ型の導電型のＧａＮコア３４２が露出している。このｎ型の導電型のＧａＮコア３４２が露出した部分は、ｎ型の導電型のＧａＮコア３４２と電気的接続をとる場合に配線を施す好適な部分となる。一方、シェルで覆われた部分に配線を施せば、ｐ型の導電型のＧａＮシェル３４４と電気的接続をとることができる。このことから、後に微細な物体３２０に配線をする場合において、微細な物体３２０の方向を制御することが重要であることがわかる。すなわち、この微細な物体３２０によるデバイスが極性(ｎ型,ｐ型)を有するため、この微細な物体３２０のｎ型の導電型のＧａＮコア３４２が露出した部分が、基板３１０の第１の電極３１１および第２の電極３１２のどちら側に配置されるかは、非常に重要であり、微細な物体３２０の配置の場所のみならず向きを制御することが重要となる。
【０１５５】
(流体導入工程)
この工程では、図２１に示すように、微細な物体３２０を含んだ流体３２１を、基板３１０上に導入する。微細な物体３２０は、流体３２１内に分散している。なお、図２１は、図１８のIII−III線からみた断面において、基板３１０上に液体３２１が導入された様子を示す断面図である。
【０１５６】
上記流体３２１の成分は、前述の第１実施形態で述べた流体１２１と同様とすることができる。
【０１５７】
なお、図示していないが、基板３１０上に基板３１０に対向してカバーを設けるのが好ましい。このカバーは、基板３１０と平行に設置され、基板３１０と上記カバーの間には一様な隙間(例えば５００μｍ)を設けられる。この隙間に微細な物体３２０を含んだ流体３２１を満たす。こうすることにより、次に述べる微細物体配置工程で、上記隙間によるチャネル中に一様な速度で流体３２１を流すことが可能となり、基板３１０上に微細な物体３２０を一様に配置することが可能となる。また、次の微細物体配置工程で、流体３２１が蒸発して対流を引き起こすことを防ぎ、微細な物体３２０の配置を乱すことを防ぐことができる。
【０１５８】
(微細物体配置工程)
この工程では、流体導入工程の後、図２２に示すように、第１の電極３１１と第２の電極３１２の間に電圧を印加し、更に、基板３１０の表面と略平行な方向に外部磁場Ｍ１を印加し、その結果として、図２３の平面図および図２４の断面図に示すように、微細な物体３２０が基板３１０上の予め定められた位置に予め定められた向きで配置される。なお、図２４は、図２３のIII−III線からみた断面図を示している。
【０１５９】
図２２は、微細な物体３２０が第１,第２の電３１１,３１２が対向する場所に向きが揃って配置される原理を説明している。基板３１０の表面と平行に外部磁場Ｍ１を印加する。既に説明したように、微細な物体３２０の最外層のシェルであるフェライトシェル３４５は、微細な物体３２０の長さ方向に磁化しているから、微細な物体３２０は、外部磁場Ｍ１に沿って向きを揃えて整列する。この状態で、第１の電極３１１と第２の電極３１２の間に、第１の実施形態と同様な交流電圧(図６参照)を印加する。これにより、微細な物体３２０は、図２３および図２４に示すように、第１,第２の電極３１１,３１２の対向部分３１１Ａ,３１２Ａが対向する箇所で規定される基板３１０上の予め定められた位置に向きを揃えて配置される。
【０１６０】
このようにして、図２３および図２４に示すように、基板３１０上に微細な物体３２０を予め定められた位置に予め定められた向きで配列することができる。
【０１６１】
上記流体３２１としてＩＰＡを用いた場合の第１の電極３１１に与える交流電圧の周波数は、１０Ｈz〜１ＭＨzとするのが好ましく、５０Ｈz〜１ｋＨzとするのが最も配列が安定し、より好ましい。さらに、第１の電極３１１と第２の電極３１２の間に印加するＡＣ電圧は、正弦波に限らず、矩形波、三角波、ノコギリ波など、周期的に変動するものであればよい。第１の電極３１１に与える交流電圧のＶPPL(振幅の２倍)は、０．１〜１０Ｖとすることができるが、０．１Ｖ以下では微細な物体３２０の配列が悪くなり、１０Ｖ以上では微細な物体３２０が直ちに基板３１０上に固着して配置の歩留りが悪化する。したがって、上記電圧ＶPPLは、１〜５Ｖが好ましく、更には１Ｖ程度とするのが好ましかった。
【０１６２】
次に、基板上３１０上への微細な物体３２０の配置が完了した後、上記電極３１１,３１２に電圧を印加したまま基板３１０を加熱することにより、液体３２１を蒸発させて乾燥させ、微細な物体３２０を基板３１０上に固着させる。もしくは、微細な物体３２０の配置が完了した後、第１の電極３１１および第２の電極３１２に十分高電圧(１０〜１００Ｖ)を印加して微細な物体３２０を基板３１０上に固着させ、電圧の印加を停止してから基板３１０を乾燥させる。
【０１６３】
(配線工程)
この工程では、上記微細物体配置工程の後、基板３１０上に配置された微細な物体(デバイス)３２０を配線する。本実施形態の配線工程は、前述の第１実施形態の場合と同様に行なうことが可能である。なお、後述する第１２実施形態では、本実施形態の図２３および図２４の状態から発光装置を作製する方法を詳しく説明し、後述する第１３実施形態では他の応用例である表示装置について触れる。
【０１６４】
微細な物体３２０は発光ダイオード以外でも、例えば、ダイオードであってもよい。この実施形態は、微細な物体３２０のように、長さ方向の一方の端と他方の端が異なる物性で規定されていて、基板３１０に対して微細な物体３２０の一方の端と他方の端の向きを特定して配置する必要があるときに有効である。
【０１６５】
(主な効果)
本実施形態では、上記基板準備工程で準備する基板３１０は、該基板３１０上に第１の電極３１１と第２の電極３１２とが形成されて、該第１の電極３１１と第２の電極３１２とが対向する場所で上記予め定められた位置が規定される。また、上記微細物体配置工程では、上記第１の電極３１１と第２の電極３１２との間に電圧を印加することにより、上記予め定められた位置に上記微細な物体３２０を配置する。
【０１６６】
上記構成により、第１の電極３１１および第２の電極３１２により、基板３１０上に微細な物体３２０が配列する領域を自在に規定することができる。また、上記構成で基板３１０上に微細な物体３２０を配置する方法は、配列する微細な物体３２０の個数が多い場合であっても、第１の電極３１１および第２の電極３１２が対向する場所つまり対向部分３１１Ａ,３１２Ａを多数設けるだけでよく、配置工程に要する時間やコストはほとんど変わらない。更には、第１,第２の電極３１１,３１２間に印加する電圧を調整することにより、基板３１０と微細な物体３２０との間に働く力を自在に変化できるので、微細な物体３２０の配置の歩留まりを向上させるのに非常に適している。例えば、前述の第１実施形態で説明したのと同様に、微細な物体３２０の配置が完了した後で上記電圧を高めて基板３１０に微細な物体３２０を固着させることができる。更に、例えば、上記流体導入工程の後、上記流体３２１の流れが十分に安定してから上記電圧を印加して微細物体配置工程を開始することができるので、配置の歩留まりを高くすることが可能である。
【０１６７】
また、本実施形態では、上記微細な物体３２０が有する配向構造は、上記微細な物体３２０が磁化した強磁性体としてのフェライトショル３４５を備えることである。そして、上記微細物体配置工程において、外部磁場により上記微細な物体３２０を予め定められた向きに揃える。
【０１６８】
これにより、基板３１０上に微細な物体３２０の位置および向きを制御して配置することができる。このような構成によれば、基板３１０に配向構造を持たせることなく、高い歩留りで簡易に基板３１０上に微細な物体３２０を予め定められた位置に予め定められた向きで配置させることができる。また、上記微細物体配置工程において、微細な物体３２０を予め定められた向きに揃える際の歩留まりを向上するために、微細な物体３２０を含む流体３２１を基板３１０に対して流動させる必要がない。それゆえ、流体３２１の流れにより微細な物体３２０の向きが乱されないので、非常に歩留り良く微細な物体３２０の向きを揃えて基板３１０上に配置することができる。
【０１６９】
特に、本実施形態では、上記外部磁場Ｍ１は、上記基板３１０の表面と略平行の向きであった。この場合、基板３１０の表面と水平な軸方向の向きについて、微細な物体３１０の向きを制御して基板３１０上の予め定められた位置に配置することが可能となる。
【０１７０】
(第４の実施の形態)
次に、この発明の第４実施形態を、図２５〜図３１を用いて説明する。本実施の形態は、微細な物体が有する配向構造と基板の表面に対して略垂直な外部磁場との組合せにより、微細な物体を基板に配置するときの向きを有効に制御するものである。
【０１７１】
(基板準備工程)
この工程では、図２５に示すような、表面に第１の電極４１１と第２の電極４１２が形成された基板４１０を用意する。この基板４１０は絶縁基板とし、第１,第２の電極４１１,４１２は金属電極とする。基板４１０や電極４１１,４１２の材質および作製方法は、前述の第１実施形態と同様とすることができる。
【０１７２】
上記第１,第２の電極４１１,４１２の表面は、図示しない絶縁膜で覆われていても良い。この場合、以下の効果を奏する。後の微細物体配置工程では、基板４１０上に液体が導入された状態で第１の電極４１１と第２の電極４１２の間に電圧が印加されるが、このときに電極４１１,４１２間に電流が流れるのを防ぐことができる。このような電流は、電極内で電圧降下を引き起こして上記微細な物体の配列不良の原因となることがあり、または電気化学的効果により電極が溶解する原因となりうる。第１,第２の電極４１１,４１２を覆う絶縁膜は、例えばシリコン酸化膜やシリコン窒化膜を用いることができる。一方、このような絶縁膜で覆わない場合、第１,第２の電極４１１,４１２と後述の微細な物体４２０とを容易に電気的に接続できるので、第１,第２の電極４１１,４１２を配線として利用するのが容易になる。
【０１７３】
上記第１,第２の電極４１１,４１２の対向部分４１１Ａ,４１２Ａが対向する場所Ｄにより、上記微細な物体４２０が配置する場所が規定される。すなわち、後に説明する微細物体配置工程において、上記微細な物体４２０は第１,第２の電極４１１,４１２の対向部分４１１Ａ,４１２Ａが対向する場所Ｄに、第１,第２の電極４１１,４１２を架橋するように配置される。そのため、第１,第２の電極４１１,４１２の対向部分４１１Ａ,４１２Ａが対向する場所Ｄにおける第１の電極４１１と第２の電極４１２との間の距離は、上記微細な物体４２０の長さよりもやや短いことが望ましい。一例として、上記微細な物体が細長い短冊状であり、その長さが２０μｍのとき、上記第１の電極４１１の対向部分４１１Ａと第２の電極４１２の対向部分４１２Ａとの間の距離は、１２μｍ〜１８μｍとすることが望ましい。すなわち、上記距離は、上記微細な物体の長さの６０〜９０％程度、より好ましくは上記長さの８０〜９０％程度とすることが望ましい。
【０１７４】
(微細な物体)
次に、基板４１０上に配置する微細な物体について説明する。図２６に示すように、微細な物体４２０は、短冊状であって、表側面を含む表側の部分と裏側面を含む裏側の部分を有している。すなわち、上記微細な物体４２０の上記表側の部分では、長方形状に露出したシリコン窒化膜４４４の周囲をフェライト層４４８が額縁状に囲んでいる。また、上記微細な物体４２０の上記裏側の部分では、上記シリコン窒化膜４４４が後述するｎ型不純物領域４４５を額縁状に囲んでいる。
【０１７５】
なお、上記微細な物体４２０は表側面と裏側面が規定されれば良く、短冊状である必要はなく、円形、楕円形、多角形などであっても良い。微細な物体の大きさは、例えば、長辺を１０μｍ、短辺を５μｍ、厚さを０．５μｍとすることができるが、この限りではない。
【０１７６】
上記微細な物体４２０は、上記表側の部分にシリコン窒化膜４４４が形成されている。一方、図２６には示されていないが、上記微細な物体４２０は、上記裏側の部分に上記シリコン窒化膜１４４とｎ型不純物領域４４５とに挟まれてｐ型不純物領域４４６が形成されている(図２７Ｇ参照)。すなわち、上記微細な物体４２０は、ｐｎ接合を有するダイオードとして機能する。また、微細な物体４２０の側面にもフェライト層４４８が形成されており、このフェライト層４４８は微細な物体４２０の厚さ方向に磁化している。
【０１７７】
上記微細な物体４２０が有する配向構造は、上記微細な物体４２０の厚さ方向に磁化した強磁性体であるフェライト層４４８である。
【０１７８】
図２７Ａ〜図２７Ｇは、上記微細な物体４２０を作製する方法を示す図である。
【０１７９】
まず、図２７Ａに示すようなＳＯＩ基板４４０を用意する。このＳＯＩ基板４４０は、シリコン基板４４１、シリコン酸化膜からなるＢＯＸ層４４２、ＳＯＩ層４４３から構成されている。
【０１８０】
次に、図２７Ｂに示すように、ＳＯＩ層４４３内に、ｎ型不純物領域４４５とｐ型不純物領域４４６を層状に形成する。ｎ型,ｐ型不純物領域４４５,４４６は、砒素,ボロンをイオン注入し、活性化アニールを行なうことにより形成することができる。これにより、ｎ型不純物領域４４５とｐ型不純物領域４４６との境界にｐｎ接合が形成される。
【０１８１】
次に、図２７Ｃに示すように、ＳＯＩ基板上４４０上に、ＢＯＸ層４４２が露出するまでトレンチ４４７を形成する。このトレンチ４４７は、ＳＯＩ基板４４０上に対して通常のフォトリソグラフィ工程およびドライエッチング工程を適用することにより形成することができる。
【０１８２】
次に、図２７Ｄに示すように、ＳＯＩ基板４４０上全面に、シリコン窒化膜４４４を堆積する。このシリコン窒化膜４４４は、ＣＶＤ法により形成することができる。
【０１８３】
次に、図２７Ｅに示すように、ＳＯＩ基板４４０上全面にフェライトをレーザーアブレーションまたはメッキにより堆積した後、ドライエッチによりエッチングバックを行い、側壁絶縁膜(フェライト層４４８)を形成する。その後、ＳＯＩ基板４４０の表面に対して垂直方向(矢印Ｍ３で示す方向)に外部磁場を印加し、フェライト層４４８をＳＯＩ基板４４０の表面に対して垂直方向に磁化する。
【０１８４】
次に、図２７Ｆに示すように、フォトレジスト４４９をＳＯＩ基板４４０上全面に塗布し、フォトリソグラフィ工程によりパターン化することにより、トレンチ４４７があった位置にフォトレジスト４４９のスリット４５０を形成する。そして、フォトレジスト４４９のスリット４５０の位置にあるシリコン窒化膜４４４をエッチングで除去し、ＢＯＸ層４４２を露出させる。
【０１８５】
次に、図２７Ｇに示すように、ＳＯＩ基板４４０をフッ化水素酸溶液に漬け、シリコン酸化膜からなるＢＯＸ層４４２を溶かして微細な物体４２０をＳＯＩ基板４４０から分離する。このとき、微細な物体４２０にはフォトレジスト４４９が付着しているので、アセトンに漬けてフォトレジスト４４９を除去する。この微細な物体４２０は、ｐｎ接合を備えたデバイス(ダイオード)であり、このデバイス(微細な物体４２０)は極性を有する。このため、この微細な物体４２０が表面(長方形状に露出したシリコン窒化膜４４４)を上にして基板４１０上に配置されるか、裏面(ｎ型不純物領域４４５)を上にして基板４１０上に配置されるかは、非常に重要であり、配置の場所のみならず向き(表裏)を制御することが重要となる。
【０１８６】
図２７Ｇに示すように、この微細な物体４２０の側壁絶縁膜をなすフェライト層４４８は、表面側がＮ極、裏面側がＳ極に磁化されている。
【０１８７】
(流体導入工程)
この工程では、図２８に示すように、上記微細な物体４２０を含んだ流体４２１を、上記基板４１０上に導入する。上記微細な物体４２０は、上記流体４２１内に分散している。なお、図２８は、図２５のＩＶ−ＩＶ線からみた断面において、基板４１０上に液体４２１が導入された様子を示す断面図である。
【０１８８】
流体４２１は、ＩＰＡ(イソプロピルアルコール)、エタノール、メタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、アセトン、水などの液体、またはそれらの混合物を用いることができるが、この限りではない。ただし、流体４２１が持つべき好ましい性質として、微細な物体４２０の配列を妨げないよう粘性が低いこと、イオン濃度が著しく高くないこと、微細な物体４２０の配列後に基板４１０を乾燥できるようにするため揮発性を有することである。なお、イオン濃度が著しく高い液体を用いた場合、第１,第２の電極４１１,４１２に電圧を印加した際に電極上に速やかに電気二重層が形成されて電界が液体中に浸透するのを妨害するため、微細な物体４２０の配列を阻害することとなる。
【０１８９】
なお、図示していないが、基板４１０上に基板４１０と対向してカバーを設けるのが好ましい。このカバーは、基板４１０と平行に設置され、基板４１０とカバーの間には一様な隙間(例えば５００μｍ)が設けられる。この隙間に微細な物体４２０を含んだ流体４２１を満たす。こうすることにより、次に述べる微細物体配置工程で、上記隙間によるチャネル中に一様な速度で流体を流すことが可能となり、基板４１０上に微細な物体４２０を一様に配置することが可能となる。また、次の微細物体配置工程で、流体４２１が蒸発して対流を引き起こし、微細な物体４２０の配置を乱すことを防ぐことができる。
【０１９０】
(微細物体配置工程)
この工程では、前述の流体導入工程の後、図２９に示すように、第１の電極４１１と第２の電極４１２の間に電圧を印加し、更に、基板４１０の表面に対して略垂直な方向(矢印Ｍ４で示す方向)に外部磁場を印加し、その結果として、図３０および図３１に示すように、微細な物体４２０が基板４１０上の予め定められた位置に予め定められた向きで配置される。なお、図３１は、図３０のＩＶ−ＩＶ線からみた断面図を示している。
【０１９１】
図２９は、微細な物体４２０が第１,第２の電極４１１,４１２の対向部分４１１Ａ,４１２Ａが対向する場所に向きが揃って配置される原理を説明している。既に説明したように、微細な物体４２０の側面に形成されているフェライト層４４８は、微細な物体４２０の厚さ方向に磁化している。よって、基板４１０の表面に対して垂直に矢印Ｍ４で示す方向に外部磁場を印加することで、微細な物体４２０は、この外部磁場に沿って向きを揃えて整列する。この状態で、第１の電極４１１と第２の電極４１２の間に、上述の第１実施形態と同様な交流電圧(図６参照)を印加する。これにより、図３０および図３１に示すように、微細な物体４２０は、第１,第２の電極４１１,４１２の対向部分４１１Ａ,４１２Ａが対向する部分で規定される基板４１０上の予め定められた位置に、向きを揃えて配置する。
【０１９２】
このようにして、図３０および図３１に示すように、基板４１０上に微細な物体４２０を予め定められた位置に予め定められた向きで配列することができる。
【０１９３】
上記流体４２１としてＩＰＡを用いた場合に上記第１の電極４１１に与える交流電圧の周波数は、１０Ｈz〜１ＭＨzとするのが好ましく、５０Ｈz〜１ｋＨzとするのが最も配列が安定し、より好ましい。さらに、上記第１の電極４１１と第２の電極４１２の間に印加するＡＣ電圧は、正弦波に限らず、矩形波、三角波、ノコギリ波など、周期的に変動するものであればよい。上記第１の電極４１１に与える交流電圧のＶPPL(振幅の２倍)は、０．１〜１０Ｖとすることができるが、０．１Ｖ以下では微細な物体４２０の配列が悪くなり、１０Ｖ以上では微細な物体４２０が直ちに基板４１０上に固着して配置の歩留りが悪化する。したがって、上記電圧ＶPPLは、１〜５Ｖが好ましく、更には１Ｖ程度とするのが好ましかった。
【０１９４】
次に、基板４１０上への微細な物体４２０の配置が完了した後、電圧を印加したまま基板４１０を加熱することにより、液体４２１を蒸発させて乾燥させ、微細な物体４２０を基板４１０上に固着させる。もしくは、微細な物体４２０の配置が完了した後、第１の電極４１１および第２の電極４１２に十分高電圧(１０〜１００Ｖ)を印加して微細な物体４２０を基板４１０上に固着させ、電圧の印加を停止してから基板４１０を乾燥させる。
【０１９５】
(配線工程)
この工程では、上記微細物体配置工程の後、基板４１０上に配置された微細な物体(デバイス)４２０を配線する。本実施の形態の配線工程は、前述の第１の実施形態の場合と同様に行なうことが可能である。したがって、上記配線工程の図と詳細な説明は省略する。
【０１９６】
上記微細な物体４２０がダイオード素子である場合を上で説明したが、微細な物体４２０がその他の素子、例えば、発光ダイオードであってもよい。更には、微細な物体４２０が集積回路を内包して外部と接続されるべき２端子を備え、その２端子が微細な物体４２０の表側の面と裏側の面に形成されていてもよい。この実施の形態は、微細な物体４２０に表側の面と裏側の面が規定されていて基板４１０に対して表裏特定の向きに配置する必要があるときに有効である。
【０１９７】
(主な効果)
本実施形態では、上記基板準備工程で準備する基板４１０は、該基板４１０上に第１の電極４１１と第２の電極４１２とが形成されて、該第１の電極４１１と第２の電極４１２とが対向する場所で上記予め定められた位置が規定される。また、上記微細物体配置工程では、上記第１の電極４１１と第２の電極との間に電圧を印加することにより、上記予め定められた位置に上記微細な物体を配置する。
【０１９８】
上記構成により、第１の電極４１１および第２の電極４１２により、基板４１０上に微細な物体４２０が配列する領域を自在に規定することができる。また、上記構成で基板４１０上に微細な物体４２０を配置する方法は、配列する微細な物体４２０の個数が多い場合であっても、第１の電極４１１および第２の電極４１２が対向する場所(対向部分４１１Ａ,４１２Ａ)を多数設けるだけでよく、配置工程に要する時間やコストはほとんど変わらない。更には、第１,第２の電極４１１,４１２間に印加する電圧を調整することにより、基板４１０と微細な物体４２０との間に働く力を自在に変化できるので、配置の歩留まりを向上するのに非常に適している。例えば、第１の実施の形態で説明したのと同様に、微細な物体４２０の配置が完了した後、上記電圧を高めて基板４１０に微細な物体４２０を固着させることができる。更に、例えば、上記流体導入工程の後、流体の流れが十分安定してから上記電圧を印加して上記微細物体配置工程を開始することができるので、配置の歩留まりを高くすることが可能である。
【０１９９】
また、本実施の形態では、上記微細な物体４２０が有する配向構造は、上記微細な物体４２０が磁化した強磁性体(フェライト層４４８)を備えることである。そして、上記微細物体配置工程において、矢印Ｍ４で示される方向の外部磁場により上記微細な物体４２０を予め定められた向きに揃える。
【０２００】
これにより、基板４１０上に微細な物体４２０の位置および向きを制御して配置することができる。このような構成によれば、基板４１０に配向構造を持たせることなく、高い歩留りで簡易に基板４１０上に微細な物体４２０を予め定められた位置に予め定められた向きで配置させることができる。また、上記微細物体配置工程において、微細な物体４２０を予め定められた向きに揃える際の歩留まりを向上させるために、微細な物体４２０を含む流体４２１を基板４１０に対して流動させる必要がない。それゆえ、流体４２１の流れにより微細な物体４２１の向きが乱されないので、非常に歩留り良く微細な物体４２１の向きを揃えて基板４１０上に配置することができる。
【０２０１】
特に、本実施形態では、上記外部磁場は、上記基板４１０の表面に対して略垂直の向きであった。この場合、上記基板４１０の表面に対して垂直な軸方向の向きについて、微細な物体４１０の向きを制御して基板４１０上の予め定められた位置に配置することが可能となる。すなわち、本実施形態で示したように、微細な物体４１０の表裏の向きを揃えて、基板４１０上の予め定められた位置に配置することができる。
【０２０２】
(第５の実施の形態)
次に、この発明の第５実施形態を、図３２〜図３６を用いて説明する。本実施の形態は、微細な物体のみならず基板もまた配向構造を有しており、上記微細な物体が持つ配向構造と上記基板が持つ配向構造の組合せにより、上記微細な物体を基板に配置するときの向きを有効に制御するものである。
【０２０３】
(基板準備工程)
この工程では、図３２に示すような、表面に第１の電極５１１と第２の電極５１２、およびＮ極部５１４とＳ極部５１５からなる強磁性体パターン５１６が形成された基板５１０を用意する。この基板５１０は絶縁基板とし、第１,第２の電極５１１,５１２は金属電極とする。一例として、印刷技術を利用して基板５１０の表面に所望の電極形状の金属電極(第１,第２の電極５１１,５１２)を形成することができる。また、基板５１０の表面に金属膜および感光体膜を一様に堆積し、この感光体膜を所望の電極パターンに露光・現像し、パターニングされた感光体膜をマスクとして金属膜をエッチングして第１,第２の電極５１１,５１２を形成することができる。その後、基板５１０および第１,第２の電極５１１,５１２上の全面に、強磁性体であるフェライト膜をレーザーアブレーションまたはメッキにより堆積し、上記のようなフォトリソグラフィ工程およびエッチング工程により、強磁性体パターン５１６を形成する。強磁性体パターン５１６は、第１,第２の電極５１１,５１２の対向部分５１１Ａ,５１２Ａが対向する箇所Ｅ(つまり微細な物体を配置すべき場所)に形成される。その後、基板５１０の表面と平行に外部磁場を印加し、上記強磁性体パターン５１６を磁化してＳ極部５１４とＮ極部５１５を形成する。
【０２０４】
なお、上記第１,第２の電極５１１,５１２を作製する金属の材料としては、金、銀、銅、タングステン、アルミニウム、タンタルやそれらの合金などを用いることができる。上記強磁性体パターン５１６は、フェライトのかわりに、酸化鉄、酸化クロム、コバルト等の強磁性体を用いても良い。また、上記基板５１０は、ガラス、セラミック、アルミナ、樹脂のような絶縁体、またはシリコンのような半導体表面にシリコン酸化膜を形成し、表面が絶縁性を有するような基板である。ガラス基板を用いる場合は、表面にシリコン酸化膜、シリコン窒化膜のような下地絶縁膜を形成するのが好ましい。
【０２０５】
上記第１,第２の電極５１１,５１２の表面は、図示しない絶縁膜で覆われていても良い。この場合、以下の効果を奏する。後の微細物体配置工程では、基板５１０上に液体が導入された状態で第１の電極５１１と第２の電極５１２の間に電圧が印加されるが、このときに電極５１１,５１２間に電流が流れるのを防ぐことができる。このような電流は、電極５１１,５１２内で電圧降下を引き起こして配列不良の原因となることがあり、または電気化学的効果により電極５１１,５１２が溶解する原因となりうる。上記第１,第２の電極５１１,５１２を覆う絶縁膜は、例えばシリコン酸化膜やシリコン窒化膜を用いることができる。一方、このような絶縁膜で覆わない場合、第１,第２の電極５１１,５１２と微細な物体５２０とを容易に電気的に接続できるので、第１,第２の電極５１１,５１２を配線として利用するのが容易になる。
【０２０６】
上記第１,第２の電極５１１,５１２の対向部分５１１Ａ,５１２Ａが対向する場所Ｅにより、後述する微細な物体が配置する場所が規定される。すなわち、後に説明する微細物体配置工程において、上記微細な物体は第１,第２の電極５１１,５１２の対向部分５１１Ａ,５１２Ａが対向する場所Ｅに、第１,第２の電極５１１,５１２を架橋するように配置される。そのため、第１,第２の電極５１１,５１２が対向する場所Ｅにおける第１の電極５１１の対向部分５１１Ａと第２の電極５１２の対向部分５１２Ａとの間の距離は、上記微細な物体の長さよりもやや短いことが望ましい。一例として、上記微細な物体が細長い短冊状であり、その長さが２０μｍのとき、第１の電極５１１の対向部分５１１Ａと第２の電極５１２の対向部分５１２Ａとの間の距離は１２μｍ〜１８μｍとすることが望ましい。すなわち、上記距離は、上記微細な物体の長さの６０〜９０％程度、より好ましくは上記長さの８０〜９０％程度とすることが望ましい。
【０２０７】
上記基板５１０は配向構造としての強磁性体パターン５１６を有しており、この強磁性体パターン５１６は、上記第１の電極５１１の対向部分５１１Ａと第２の電極５１２の対向部分５１２Ａとが対向する箇所において形成されたＳ極部５１４とＮ極部５１５からなる。
【０２０８】
(微細な物体)
次に、上記基板５１０上に配置する微細な物体について説明する。
【０２０９】
図３３に示すように、微細な物体５２０は、全体として細長い棒状であり、コア５４２の周りを３層のシェル５４３,５４４,５４５が覆い、その一端でシェルがなくコア５４２が露出している。上記３層のシェルのうち最外層のシェル５４５は磁化した強磁性体である。具体的には、ｎ型の導電型を有するＧａＮ(ガリウムナイトライド)コア５４２の周りを、ＩｎＧａＮ(インジウムガリウムナイトライド)シェル５４３が囲み、その外側にｐ型の導電型を有するＧａＮ(ガリウムナイトライド)シェル５４４が囲み、最外層のシェルとして微細な物体５２０の長さ方向に磁化したフェライトシェル５４５が形成されている。
【０２１０】
上記微細な物体５２０が有する配向構造は、上記微細な物体５２０の長さ方向に磁化した強磁性体であるフェライトシェル５４５である。
【０２１１】
微細な物体５２０は、ｎ型の導電型のＧａＮコア５４２とｐ型の導電型のＧａＮシェル５４４とに挟まれたＩｎＧａＮシェル５４３が活性層となる発光ダイオード素子としての機能を有している。
【０２１２】
微細な物体５２０の大きさは、例えば、ｎ型の導電型のＧａＮコア５４２の直径を１μｍ、ＩｎＧａＮシェル５４３の厚さを５ｎｍ、ｐ型の導電型のＧａＮシェル５４４を１００ｎｍ、フェライトシェル５４５の厚さを２００ｎｍ、ｎ型の導電型のＧａＮコア５４２の長さを２０μｍ、そのうちｎ型の導電型のＧａＮコア５４２が露出する部分の長さを５μｍとすることができる。なお、各サイズは上記に限らず、例えば、ｎ型の導電型のＧａＮコア５４２の直径が１００ｎｍの、いわゆるナノワイヤであってもよい。
【０２１３】
以上説明した微細な物体５２０は、前述の第３実施形態で説明した微細な物体３２０と同じものである。したがって、微細な物体５２０を作製する方法も、前述の第３実施形態において図２０Ａ〜図２０Ｆを参照して説明した微細な物体３２０を作製する方法と同じであるから説明を省略する。図３３に示すように、フェライトシェル５４５は、ｎ型ＧａＮコア５４２が突出した側がＳ極となり、ｎ型ＧａＮコア５４２の非突出側がＮ極となる。
【０２１４】
この微細な物体５２０はｐｎ接合を備えたデバイス(発光ダイオード)であり、一方の端にｎ型の導電型のＧａＮコア５４２が露出している。このｎ型の導電型のＧａＮコア５４２が露出した部分は、ｎ型の導電型のＧａＮコア５４２と電気的接続をとる場合に配線を施す好適な部分となる。一方、シェルで覆われた部分に配線を施せば、ｐ型の導電型のＧａＮシェル５４４と電気的接続をとることができる。このことから、後に微細な物体５２０に配線をする場合において、微細な物体５２０の方向を制御することが重要であることがわかる。すなわち、この微細な物体(デバイス)５２０は極性(ｎ型,ｐ型)を有するため、この微細な物体５２０のｎ型の導電型のＧａＮコア５４２が露出した部分が、基板５１０の第１の電極５１１および第２の電極５１２のどちら側に配置されるかは、非常に重要であり、配置の場所のみならず向きを制御することが重要となる。
【０２１５】
(流体導入工程)
この工程では、図３４に示すように、微細な物体５２０を含んだ流体５２１を、基板５１０上に導入する。微細な物体５２０は、流体５２１内に分散している。なお、図３４は、図３２のＶ−Ｖ線からみた断面において、基板５１０上に液体５２１が導入された様子を示す断面図である。
【０２１６】
上記流体５２１の成分は、前述の第１実施形態と同様とすることができる。
【０２１７】
なお、図示していないが、基板５１０上に基板５１０と対向してカバーを設けるのが好ましい。このカバーは、基板５１０と平行に設置され、基板５１０と上記カバーの間には一様な隙間(例えば５００μｍ)が設けられる。この隙間に微細な物体５２０を含んだ流体５２１を満たす。こうすることにより、次の微細物体配置工程で、上記隙間によるチャネル中に一様な速度で流体を流すことが可能となり、基板５１０上に微細な物体５２０を一様に配置することが可能となる。また、次の微細物体配置工程で、流体５２１が蒸発して対流を引き起こすことを防ぎ、微細な物体５２０の配置を乱すことを防ぐことができる。
【０２１８】
(微細物体配置工程)
この工程では、流体導入工程の後、第１の電極３１１と第２の電極３１２の間に電圧を印加し、更には、基板５１０上に形成された磁化した強磁性体パターン５１６と微細な物体５２０の磁化したフェライトシェル５４５とが相互作用して微細な物体５２０の向きが揃う。その結果として、図３５および図３６に示すように、微細な物体５２０が基板５１０上の予め定められた位置に予め定められた向きで配置される。すなわち、強磁性体パターン５１６のＮ極部５１５と微細な物体５２０の磁化したフェライトシェル５４５のＳ極側とが引き合うと共に強磁性体パターン５１６のＳ極部５１４とフェライトシェル５４５のＮ極側とが引き合うことによって、図３５,図３６に示すように、微細な物体５２０の向きが揃うのである。なお、図３６は、図３５のＶ−Ｖ線からみた断面図を示している。
【０２１９】
このようにして、図３５および図３６に示すように、基板５１０上に微細な物体５２０を予め定められた位置に予め定められた向きで配列することができる。
【０２２０】
上記流体５２１としてＩＰＡを用いた場合の第１の電極５１１に与える交流電圧の周波数は、１０Ｈz〜１ＭＨzとするのが好ましく、５０Ｈz〜１ｋＨzとするのが最も配列が安定し、より好ましい。さらに、第１の電極５１１と第２の電極５１２の間に印加するＡＣ電圧は、正弦波に限らず、矩形波、三角波、ノコギリ波など、周期的に変動するものであればよい。第１の電極５１１に与える交流電圧のＶPPL(振幅の２倍)は、０．１〜１０Ｖとすることができるが、０．１Ｖ以下では微細な物体５２０の配列が悪くなり、１０Ｖ以上では微細な物体５２０が直ちに基板５１０上に固着して配置の歩留りが悪化する。したがって、上記電圧ＶPPLは、１〜５Ｖが好ましく、更には１Ｖ程度とするのが好ましかった。
【０２２１】
次に、基板上５１０上への微細な物体５２０の配置が完了した後、電圧を印加したまま基板５１０を加熱することにより、液体５２１を蒸発させて乾燥させ、微細な物体５２０を基板５１０上に固着させる。もしくは、微細な物体５２０の配置が完了した後、第１の電極５１１および第２の電極５１２に十分高電圧(１０〜１００Ｖ)を印加して微細な物体５２０を基板５１０上に固着させ、電圧の印加を停止してから基板５１０を乾燥させる。
【０２２２】
(配線工程)
この工程では、上記微細物体配置工程の後、基板５１０上に配置された微細な物体(デバイス)５２０を配線する。本実施形態の配線工程は、前述の第１実施形態の場合と同様に行なうことが可能である。なお、後述する第１２実施形態では、本実施の形態の図３５および図３６の状態から発光装置を作製する方法を詳しく説明し、後述の第１３実施形態では他の応用例である表示装置について触れる。
【０２２３】
上記微細な物体５２０は発光ダイオード以外でも、例えば、ダイオードであってもよい。この実施形態は、微細な物体５２０のように、長さ方向の一方の端と他方の端が異なる物性で規定されていて、基板５１０に対して微細な物体５２０の一方の端と他方の端の向きを特定して配置する必要があるときに有効である。
【０２２４】
(主な効果)
本実施の形態では、上記基板準備工程で準備する基板５１０は、該基板５１０上に第１の電極５１１と第２の電極５１２とが形成されて、該第１の電極５１１と第２の電極５１２とが対向する場所で上記予め定められた位置が規定される。また、上記微細物体配置工程では、上記第１の電極５１１と第２の電極５１２との間に電圧を印加することにより、上記予め定められた位置に上記微細な物体５２０を配置する。
【０２２５】
上記構成により、第１の電極５１１,第２の電極５１２により、基板５１０上に微細な物体５２０が配列する領域を自在に規定することができる。また、上記構成で基板５１０上に微細な物体５２０を配置する方法は、配列する微細な物体５２０の個数が多い場合であっても、第１の電極５１１および第２の電極５１２が対向する場所である対向部分５１１Ａ,５１２Ａを多数設けるだけでよく、配置工程に要する時間やコストはほとんど変わらない。更には、第１の電極５１１,第２の電極５１２間に印加する電圧を調整することにより、基板５１０と微細な物体５２０とに働く力を自在に変化させることができるので、微細な物体５２０の配置の歩留まりを向上させるのに非常に適している。例えば、前述の第１実施形態で説明したのと同様に、微細な物体５２０の配置が完了した後で上記電圧を高めて基板５１０に微細な物体５２０を固着させることができる。更に、例えば、上記流体導入工程の後、上記流体５２１の流れが十分安定してから電圧を印加して微細物体配置工程を開始することができるので、配置の歩留まりを高くすることが可能である。
【０２２６】
また、本実施の形態では、上記微細な物体５２０が有する配向構造は、上記微細な物体５２０が磁化した強磁性体であるフェライトシェル５４５を備えることである。そして、上記基板５１０も配向構造を有しており、該基板５１０が有する配向構造は、該基板５１０上に上記予め定められた位置に対応して磁化した強磁性体パターン５１６が形成されていることである。
【０２２７】
上記構成により、微細な物体５２０が持つ配向構造(フェライトシェル５４５)と基板５１０が持つ配向構造(強磁性体パターン５１６)の組合せにより、微細な物体５２０が基板５１０上に配置されるときの向きを有効に制御し、微細な物体５２０を基板５１０上の予め定められた位置に予め定められた向きで歩留り良く配置することが可能となる。また、上記微細物体配置工程において、微細な物体５２０を予め定められた向きに揃える際の歩留まりを向上させるために、微細な物体５２０を含む流体５２１を基板５１０に対して流動させる必要がない。それゆえ、流体５２１の流れにより微細な物体５２０の向きが乱されないので、非常に歩留り良く微細な物体５２０の向きを揃えて基板５１０上に配置することができる。
【０２２８】
(第６の実施の形態)
次に、この発明の第６実施形態を、図３７Ａ〜図３７Ｃを用いて説明する。本実施形態は、基板準備工程で基板に第１の電極と第２の電極を形成する点が、上述の第１〜第５実施形態と異なる。すなわち、上述の第１〜第５実施形態では、基板準備工程において、予め第１,第２の電極が形成された基板を準備したが、この第６実施形態では、基板準備工程によって基板に第１の電極と第２の電極を形成する。よって、この第６実施形態では、主として上記基板準備工程について説明する。
【０２２９】
(基板準備工程)
上述の第１〜第５実施形態では、例えば、図１に示すような、表面に第１の電極１１１,第２の電極１１２が形成された基板１１０を用意した。一方、本実施形態では、基板準備工程では、あらかじめ電極を形成した基板を準備するのではなく、半導体膜６１９が一方の面に形成された透明な基板６１０を用意する。そして、上記基板準備工程によって、上記透明な基板６１０の他方の面に入射領域が或るパターンに設定された光を入射させて、この光が入射している間、上記光が入射している部分の該半導体膜６１９が選択的に低抵抗化させる。そして、上記選択的に低抵抗化された上記半導体膜６１９を上記第１の電極と第２の電極として基板６１０に形成する。この基板６１０に形成された第１の電極と第２の電極とが対向する場所で上記予め定められた位置が規定されるものである。そして、微細物体配置工程では、上記第１の電極と第２の電極との間に電圧を印加することにより、上記予め定められた位置に上記微細な物体を配置する。
【０２３０】
上記基板準備工程で電極を形成する具体的な例を、図３７Ａ〜図３７Ｃを用いて説明する。
【０２３１】
まず、この基板準備工程では、図３７Ａに示すように、表面に例えば３００ｎｍの厚さで無ドープのアモルファスシリコン膜６１９を堆積した透明な基板６１０を準備する。基板の材質は、ガラス、透明樹脂などを用いることができる。
【０２３２】
次に、流体導入工程では、図３７Ｂに示すように、微細な物体６２０を含んだ流体６２１を、基板６１０上に導入する。この微細な物体６２０および流体６２１としては、例えば、上述の第１〜第５実施形態で説明した微細な物体および流体を採用できる。
【０２３３】
次に、上記基板準備工程では、図３７Ｃに示すように、光源６５５からフォトマスク６５０および透明な基板６１０を通してアモルファスシリコン層６１９に光を照射する。フォトマスク６５０には、不透明部６５１および透明部６５２よりなるパターンが形成されているので、アモルファスシリコン層６１９にフォトマスク６５０上に形成されたパターンが光の明暗となって転写される。ここで、アフォルファスシリコン層６１９は、光が照射されない場所にあっては高抵抗のままであるが、光が当った場所のみ自由キャリアが誘起されて低抵抗となる。それゆえ、上記光源６５５から光を照射している間だけ、アモルファスシリコン層６１９内に実質的に低抵抗になされた部分としての第１の電極６１１と第２の電極６１２が形成される。この第１,第２の電極６１１,６１２は、例えば、上述の第１〜第５実施形態で説明した第１,第２の電極と同様の対向部分を有する形状に形成される。
【０２３４】
この後、第１の電極６１１および第２の電極６１２に交流電圧を印加することにより、微細物体配置工程を行なう。なお、このときに上述の第１〜第５の実施形態に記載した配向構造や外部磁場を用いて微細な物体６２０を透明な基板６１０上の予め定められた位置に予め定められた向きで配置することができる。
【０２３５】
上記の一例では、微細な物体６２０を含んだ流体６２１を基板６１０上に導入する前に光の照射を開始して基板６１０に第１,第２の電極６１１,６１２を形成したが、無論、光の照射によって基板６１０に第１,第２の電極６１１,６１２を形成した後で  流体６２１を基板６１０上に導入してもよい。すなわち、少なくとも上記微細物体配置工程の間、上記光を照射して基板６１０に第１,第２の電極６１１,６１２を形成すればよい。
【０２３６】
(主な効果)
本実施の形態では、上記基板準備工程では、半導体膜としてのアモルファスシリコン膜６１９が一方の面に形成された透明な基板６１０を用意し、上記基板準備工程において、上記透明な基板６１０の他方の面から入射領域が或るパターンに設定された光を入射する。これにより、この光が入射する間、上記光が入射した部分の該半導体膜としてのアモルファスシリコン膜６１９を選択的に低抵抗化させて第１の電極６１１と第２の電極６１２とが形成される。そして、該第１の電極６１１と第２の電極６１２とが対向する場所で上記予め定められた位置が規定される。そして、上記微細物体配置工程では、上記第１の電極６１１と第２の電極６１２との間に電圧を印加することにより、上記予め定められた位置に上記微細な物体６２０を配置した。
【０２３７】
上記構成では、基板６１０にあらかじめ電極をパターニングする必要がなく、透明な基板６１０上に半導体膜(アモルファスシリコン)６１９を堆積しておけば良い。そのため、電極をパターニングするためのフォトリソグラフィ工程およびエッチング工程が省略されて工程が簡略化される。
【０２３８】
(第７の実施の形態)
次に、この発明の第７実施形態を、図３８〜図４４を用いて説明する。本実施の形態は、微細な物体１４２０のみならず基板１４１０もまた配向構造を有しており、微細な物体１４２０が持つ配向構造と基板１４１０が持つ配向構造の組合せにより、微細な物体１４２０が基板１４１０に配置されるときの向きを有効に制御するものである。
【０２３９】
(基板準備工程)
この工程では、図３８に示すような、第１の配線１４１１と第２の配線１４１２が形成された基板１４１０を用意する。この基板１４１０,第１の配線１４１１および第２の配線１４１２は、図４１に示すように、２層配線構造を有している。すなわち、上記基板１４１０は、基板基部１４１８とこの基板基部１４１８上に形成された層間絶縁膜１４１９とで構成されている。そして、上記第１の配線１４１１は、基板基部１４１８上に形成されて、層間絶縁膜１４１９下に埋もれており、第２の配線１４１２は層間絶縁膜１４１９上に形成されている。第１の配線１４１１と第２の配線１４１２は、層間絶縁膜１４１９を貫くコンタクト１４１７(図３８)により接続されている。これにより、第１の配線１４１１から第２配線１４１２に、またはこれとは逆向きに、電流を流すことができるようになっている。この基板１４１０は絶縁基板とし、上記第１，第２の配線１４１１,１４１２は金属配線とする。基板１４１０や配線１４１１,１４１２の材質は、上述の第１実施形態における基板や電極の材質と同様とすることができる。上記基板や配線の作成方法は、よく知られたＬＳＩやＴＦＴ基板の多層配線技術を適用することができる。
【０２４０】
第２の配線１４１２の表面は、図示しない絶縁膜で覆われていても良い。後の微細物体配置工程で基板１４１０上に液体が導入された状態で第２の配線１４１２を電流が流れるが、このような電流は、電気化学的効果により配線が溶解する原因となりうる。これに対し、上記第２の配線１４１２の表面を絶縁膜で覆うことにより、このような配線の溶解を防ぐことができる。上記第２の配線１４１２を覆う絶縁膜は、例えばシリコン酸化膜やシリコン窒化膜を用いることができる。一方、このような絶縁膜で上記第１,第２の配線１４１１,１４１２を覆わない場合、第１,第２の配線１４１１,１４１２と微細な物体１４２０とを容易に電気的に接続できるので、第１,第２の配線１４１１,１４１２を微細な物体１４２０の配線として利用するのが容易になる。
【０２４１】
第１,第２の配線１４１１,１４１２が有する屈曲部１４１１Ａ,１４１２Ａは、それらの接続部であるコンタクト１４１７付近でループをなしており、これは電流が流れたときに磁場を発生させる磁場発生部としてのコイルとして機能する。このコイルが形成された場所Ｇにより、微細な物体１４２０が配置される場所が規定される。すなわち、後に説明する微細物体配置工程において、微細な物体１４２０は第１,第２の配線１４１１,１４１２がなすコイルが形成された場所Ｇ上に配置される。なお、本実施の形態では基板１４１０上に二層配線を形成して１巻きのコイルを形成したが、三層以上の配線により２巻き以上のコイルを形成すればより強い磁場を発生させることができる。あるいは、基板１４１０上のコイルが形成された場所Ｇに、鉄などの高透磁率材料からなる膜を形成することによっても、より強い磁場を発生させることができる。
【０２４２】
上記基板１４１０は配向構造を有しており、その配向構造とは上記第１,第２の配線１４１１,１４１２の屈曲部１４１１Ａ,１４１２Ａが場所Ｇで磁場発生部としてのコイルをなし、上記第１,第２の配線１４１１,１４１２に電流を流すことによりコイルが形成された場所Ｇ上に磁場を発生させることである。
【０２４３】
(微細な物体)
次に、上記基板１４１０上に配置する微細な物体１４２０について説明する。この微細な物体１４２０は、図３９および図４０に示すように、前述の第４実施形態で用いられた微細な物体４２０と同じものである。ここで、１４４４はシリコン窒化膜、１４４８はフェライト層、１４４５はｎ型不純物領域、１４４６はｐ型不純物領域である。この微細な物体１４２０を作製する方法は、前述の第４実施形態で示したものと同じ方法でよい。
【０２４４】
この微細な物体１４２０は、ｐｎ接合を有するダイオードとして機能する。また、上記微細な物体１４２０の側面にはフェライト層１４４８が形成されており、微細な物体１４２０の厚さ方向に磁化している。微細な物体１４２０が有する配向構造は、微細な物体１４２０の厚さ方向に磁化した強磁性体であるフェライト層１４４８である。
【０２４５】
この微細な物体１４２０は、ｐｎ接合を備えたデバイス(ダイオード)であり、この微細な物体１４２０が表面を上にして基板１４１０上に配置されるか、裏面を上にして基板上に配置されるかは、このデバイスが極性を有するため、非常に重要であり、配置の場所のみならず向き(表裏)を制御することが重要となる。
【０２４６】
(流体導入工程)
この工程では、図４１に示すように、微細な物体１４２０を含んだ流体１４２１を、基板１４１０上に導入する。微細な物体１４２０は、流体１４２１内に分散している。なお、図４１は、図３８のＶI−ＶI線からみた断面において、基板１４１０上に液体１４２１が導入された様子を示す断面図である。
【０２４７】
流体１４２１は、ＩＰＡ(イソプロピルアルコール)、エタノール、メタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、アセトン、水などの液体、又はそれらの混合物を用いることができるが、この限りではない。ただし、流体１４２１が持つべき好ましい性質として、微細な物体１４２０の配列を妨げないよう粘性が低いこと、微細な物体１４２０の配列後に基板１４１０を乾燥できるようにするため揮発性を有することである。
【０２４８】
なお、図示していないが、基板１４１０上に基板１４１０と対向してカバーを設けるのが好ましい。このカバーは、基板１４１０と平行に設置され、基板１４１０とカバーの間には一様な隙間(例えば５００μｍ)を設けられる。この隙間に微細な物体１４２０を含んだ流体１４２１を満たす。こうすることにより、次の微細物体配置工程で、上記隙間によるチャネル中に一様な速度で流体を流すことが可能となり、基板１４１０上に微細な物体１４２０を一様に配置することが可能となる。また、次の微細物体配置工程で、流体１４２１が蒸発して対流を引き起こし、微細な物体１４２１の配置を乱すことを防ぐことができる。
【０２４９】
(微細物体配置工程)
この工程では、前述の流体導入工程の後、図４２に示すように、第２の配線１４１２から第１の配線１４１１に電流を流し、磁場発生部としてのコイルが形成された場所Ｇ付近に磁場Ｈを発生させる。この磁場Ｈと、微細な物体１４２０の磁化したフェライト層１４４８とが相互作用することにより、図４３および図４４に示すように、微細な物体１４２０が基板１４１０上の予め定められた位置に予め定められた向きで配置される。すなわち、微細な物体１４２０は、基板１４１０の場所Ｇに、表裏の向きが揃って配置される。なお、図４４は、図４３のＶI−ＶI線からみた断面図を示している。
【０２５０】
なお、上記第１の配線１４１１と第２の配線１４１２を流れる電流の向きを反対にすれば、発生する磁場の向きも反対になるので、微細な物体１４１２の表裏の向きを反対に配置することができる。
【０２５１】
本実施形態では、基板１４１０に形成された、第１,第２の配線１４１１,１４１２がなすコイルに電流を流すことにより、このコイルの近傍に磁場を発生させた。無論、基板１４１０にこのようなコイルを形成する替わりに、基板１４１０の表面に島状の強磁性体層を形成し、この島状の強磁性体層が形成された位置に微細な物体１４２０を予め定められた向きで配置させることは可能である。
【０２５２】
しかしながら、本実施形態の構成は、単に基板上に島状の強磁性体層を形成する場合に比べ、以下のような利点を有する。基板上に島状の強磁性体層を形成した場合、この強磁性体層の近傍には常に磁場が発生している。これに対し、本実施形態のように、第１,第２の配線１４１１,１４１２がなすコイルに電流を流すことにより磁場を発生させれば、所望のときに所望の向きで、かつ、所望の強さで磁場を発生させることが可能となる。例えば、上記流体導入工程後、十分に流体１４２０の流れが止まってから、あるいは流体の流れが定常状態となってから、この微細物体配置工程を開始することにより、この微細物体配置工程での配置歩留りを向上させることができる。更には、この微細物体配置工程で不具合があった場合に、一旦第１,第２の配線１４１１,１４１２に流す電流を切断することにより磁場を消失させて、微細な物体１４２０をリリースしてから、微細物体配置工程をやり直すことが可能となる。
【０２５３】
次に、基板１４１０上への微細な物体１４２０の配置が完了した後、第１,第２の配線１４１１,１４１２に電流を流したまま基板１４１０を加熱することにより、液体１４２１を蒸発させて乾燥させ、微細な物体１４２０を基板１４１０上に固着させる。
【０２５４】
(配線工程)
この工程では、上記微細物体配置工程の後、基板１４１０上に配置された微細な物体(デバイス)１４２０を配線する。本実施形態の配線工程は、前述の第１実施形態の場合と同様に行なうことが可能である。したがって、上記配線工程の図と詳細な説明は省略する。
【０２５５】
上記微細な物体１４２０がダイオード素子である場合を上で説明したが、微細な物体１４２０がその他の素子、例えば、発光ダイオードであってもよい。更には、微細な物体１４２０が集積回路を内包して外部と接続されるべき２端子を備え、その２端子が微細な物体１４２０の表側の面と裏側の面に形成されていてもよい。この実施の形態は、微細な物体１４２０に表側の面と裏側の面が規定されていて基板１４１０に対して表裏特定の向きに配置する必要があるときに有効である。
【０２５６】
(主な効果)
本実施形態では、上記基板準備工程で準備する基板１４１０は、該基板１４１０上に第１の配線１４１１と第２の配線１４１２とが磁場発生部としてのコイルをなす場所で上記予め定められた位置が規定される。また、上記微細物体配置工程では、上記コイルに電流を流して発生する磁場と、上記微細な物体１４２０が備える磁化した強磁性体であるフェライト層１４４８との相互作用により、上記予め定められた位置に上記微細な物体１４２０を配置する。
【０２５７】
上記構成により、第１の配線および第２の配線１４１１,１４１２により、基板１４１０上に微細な物体１４２０が配列する領域を自在に規定することができる。また、上記構成で基板１４１０上に微細な物体１４２０を配置する方法は、配列する微細な物体１４２０の個数が多い場合であっても、第１の配線１４１１および第２の配線１４１２がなすコイルを多数設けるだけでよく、微細物体配置工程に要する時間やコストはほとんど変わらない。更には、第１の配線１４１１および第２の配線１４１２に流れる電流の大きさと向きを調整することにより、基板１４１０と微細な物体１４２０との間に働く力を自在に変化できるので、配置の歩留まりを向上するのに非常に適している。例えば、微細な物体１４２０の配置が完了した後、電流を大きくして基板１４１０に微細な物体１４２０を固着させることができる。更に、例えば、流体導入工程の後、流体の流れが十分安定してから電流を流して上記微細物体配置工程を開始することができるので、配置の歩留まりを高くすることが可能である。
【０２５８】
また、本実施の形態では、上記微細な物体１４２０が有する配向構造は、上記微細な物体１４２０が磁化した強磁性体(フェライト層１４４８)を備えることであり、上記基板１４１０も配向構造を有しており、該基板１４１０が有する配向構造は、上記基板１４１０上に電流を流して磁場を発生しうるコイルが形成されていることである。
【０２５９】
上記構成により、微細な物体１４２０が持つ配向構造と基板１４１０が持つ配向構造との組合せにより、微細な物体１４２０が基板１４１０上に配置されるときの向きを有効に制御し、微細な物体１４２０を基板１４１０上の予め定められた位置に予め定められた向きで歩留り良く配置することが可能となる。
【０２６０】
(第８の実施の形態)
次に、この発明の第８実施形態としての配列装置を説明する。この第８実施形態の配列装置７００は、上述の第１,第２および第５実施形態において、上記微細な物体を上記基板上に配置するのに使用される配列装置に関する。この配列装置を、図４５および図４６を用いて説明する。図４５は、この第８実施形態の配列装置７００を模式的に示す図であり、図４６は、上記配列装置７００が上記微細な物体を上記基板上に配置する手順を簡潔に示したフローチャートである。
【０２６１】
この配列装置７００は、図４５に示すように、微細な物体を配置すべき基板７６１を置くためのホルダー７６０を備えている。上記基板７６１には、上記基板７６１に形成されている第１,第２の電極(図示せず)のうちの上記第１の電極に接続した第１の電極パッド７６２と、上記第２の電極に接続した第２の電極パッド７６３が形成されている。上記第１の電極の対向部分と上記第２の電極の対向部分とが対向する部分(図示せず)が、上記基板７６１上で上記微細な物体が配置される位置を規定する。
【０２６２】
まず、上記微細な物体を配置すべき基板７６１は、図４５に示す基板導入位置においてホルダー７６０に置かれる(ステップＳ１)。
【０２６３】
次に、上記基板７６１は、上記ホルダー７６０に載置された状態で、図４５に示す微細物体配置位置に搬送される(ステップＳ２)。ここで、カバー７６４が下降して基板７６１を覆う(ステップＳ３)。上記カバー７６４は、図示しない昇降装置によって昇降される。
【０２６４】
図４５に示すように、上記カバー７６４には、第１の電圧印加ピン７６６および第２の電圧印加ピン７６７が取り付けられており、上記カバー７６４が下降して基板７６１を覆うと、第１の電圧印加ピン７６６と第１の電極パッド７６２が電気的に接続され、第２の電圧印加ピン７６７と第２の電極パッド７６３が電気的に接続される。上記第１,第２の電圧印加ピン７６６,７６７は交流電源７６５に接続されている。上記基板７６１とカバー７６４の間には所定の隙間(例えば５００μｍ)が設けられ、この隙間が上記微細な物体を含む流体が供給されるチャネルとなる。
【０２６５】
図４５に示す微細物体配置位置には、また、上記微細な物体を含んだ流体７６９を供給する装置が備え付けられている。この供給装置は、リザーバー７６８、バルブ７７０およびチューブ７７１よりなり、上記リザーバー７６８に蓄えられた微細な物体を含んだ流体７６９は、チューブ７７１によって、バルブ７７０を通って基板７６１の端に供給される(ステップＳ４)。
【０２６６】
上記微細な物体を含んだ流体７６９が、上記基板７６１上の上記チャネルに充填されたところで、交流電源７６５から第１,第２の電圧印加ピン７６６,７６７を経由して上記基板７６１上の上記第１,第２の電極に交流電圧が印加され、上記微細な物体が基板７６１上の予め定められた位置に予め定められた向きで配置される(ステップＳ５)。
【０２６７】
こうして、上記基板７６１上への上記微細な物体の配置が終了したら、交流電源７６５からの交流電圧の印加を停止して、カバー７６４を上昇させ、基板７６１を、図４５に示す基板乾燥位置に搬送する(ステップＳ６,Ｓ７)。ここで、基板７６１を自然乾燥または熱を加えて乾燥させる(ステップＳ８)。
【０２６８】
最後に、基板７６１をホルダー７６０から取り除く(ステップＳ９)。
【０２６９】
上記配列装置７００は、本発明の微細な物体を基板上に配置する方法を実際に行なうものである。したがって、上記配列装置７００によれば、従来の誘電泳動を用いた手法では不可能であった、上記微細な物体を上記基板７６１上の予め定められた位置で予め定められた向きに配置することができる。また、マニピュレーター等で掴んで基板上に微細な物体を配置する従来の一般的な方法を用いた配列装置と比較して、本実施形態の配列装置７００では、マニピュレーターと微細な物体と基板との高度な位置合わせが不必要である。よって、本実施形態によれば、低コストで容易に微細な物体を基板上に配列することが可能となる。
【０２７０】
特に、基板上に微細な物体を複数配置する場合は、本実施形態の配列装置７００は、マニピュレーター等を用いる従来の一般的な手法を用いる配列装置に対する優位性は際立っている。例えば、マニピュレーターで微細な物体を１０個配列する手間は、１個配列する場合の手間の約１０倍となる。一方、本実施の形態の配列装置７００では、配列のための手間やコストは配列する微細な物体の個数にほとんど依らない。
【０２７１】
(第９の実施の形態)
次に、この発明の第９実施形態としての配列装置を説明する。この第９実施形態は、上述の第３および第４実施形態において、上記微細な物体を上記基板上に配置するのに使用される配列装置に関する。この配列装置を、図４７および図４８を用いて説明する。図４７は、この第９実施形態の配列装置８００を模式的に示す図であり、図４８は、上記配列装置８００が上記微細な物体を上記基板上に配置する手順を簡潔に示したフローチャートである。
【０２７２】
この配列装置８００は、図４７に示すように、微細な物体を配置すべき基板８６１を置くためのホルダー８６０を備えている。上記基板８６１には、上記基板８６１に形成されている第１,第２の電極(図示せず)のうちの上記第１の電極に接続した第１の電極パッド８６２と、上記第２の電極に接続した第２の電極パッド８６３が形成されている。上記第１の電極の対向部分と上記第２の電極の対向部分とが対向する部分(図示せず)が、上記基板８６１上で上記微細な物体が配置される位置を規定する。
【０２７３】
まず、上記微細な物体を配置すべき基板８６１は、図４７に示す基板導入位置においてホルダー８６０に置かれる(ステップＳ２１)。
【０２７４】
次に、上記基板８６１は、上記ホルダー８６０に載置された状態で、図４７に示す微細物体配置位置に搬送される(ステップＳ２２)。ここで、カバー８６４が下降して基板８６１を覆う(ステップＳ２３)。上記カバー８６４は、図示しない昇降装置によって昇降される。
【０２７５】
図４７に示すように、上記カバー８６４には、第１の電圧印加ピン８６６および第２の電圧印加ピン８６７が取り付けられており、上記カバー８６４が基板８６１を覆うと、第１の電圧印加ピン８６６と第１の電極パッド８６２が電気的に接続され、第２の電圧印加ピン８６７と第２の電極パッド８６３が電気的に接続される。上記第１,第２の電圧印加ピン８６６,８６７は交流電源８６５に接続されている。上記基板８６１とカバー８６４の間には所定の隙間(例えば５００μｍ)が設けられ、この隙間が上記微細な物体を含む流体が供給されるチャネルとなる。
【０２７６】
図４７に示す微細物体配置位置には、また、上記微細な物体を含んだ流体８６９を供給する装置が備え付けられている。この供給装置は、リザーバー８６８、バルブ８７０およびチューブ８７１よりなり、上記リザーバー８６８に蓄えられた微細な物体を含んだ流体８６９は、チューブ８７１によって、バルブ８７０を通って基板８６１の端に供給される(ステップＳ２４)。上記微細物体配置位置には更に、外部磁場印加装置８７２が備え付けられている。
【０２７７】
上記微細な物体を含んだ流体８６９が、上記基板８６１上の上記チャネルに充填されたところで、上記外部磁場印加装置８７２により外部磁場を発生させ、磁化した強磁性体を備えた上記微細な物体の向きを揃える(ステップＳ２５)。その後、上記交流電源８６５から第１,第２の電圧印加ピン７６６,７６７を経由して上記基板８６１上の上記第１,第２の電極に交流電圧が印加され、上記微細な物体が基板８６１上の予め定められた位置に予め定められた向きで配置される(ステップＳ２６)。
【０２７８】
こうして、上記基板８６１上への上記微細な物体の配置が終了したら、交流電源８６５からの交流電圧の印加を停止するとともに上記外部磁場印加装置８７２からの外部磁場の発生を停止し(ステップＳ２７)、カバー８６４を上昇させ(ステップＳ２８)、基板８６１を図４７に示す基板乾燥位置に搬送する(ステップＳ２９)。ここで、基板８６１を自然乾燥または熱を加えて乾燥させる(ステップＳ３０)。
【０２７９】
最後に、基板８６１をホルダー８６０から取り除く(ステップＳ３１)。
【０２８０】
上記配列装置８００は、本発明の微細な物体を基板上に配置する方法を実際に行なうものである。したがって、上記配列装置８００によれば、従来の誘電泳動を用いた手法では不可能であった、上記微細な物体を上記基板８６１上の予め定められた位置で予め定められた向きに配置することができる。また、マニピュレーター等で掴んで基板上に設置する従来の一般的な方法を用いた配列装置と比較して、本実施形態の配列装置８００では、マニピュレーターと微細な物体と基板との高度な位置合わせが不必要である。よって、本実施形態によれば、低コストで容易に微細な物体を基板上に配列することが可能となる。
【０２８１】
特に、基板上に微細な物体を複数配置する場合は、本実施形態の配列装置８００は、マニピュレーター等を用いる従来の一般的な手法を用いる配列装置に対する優位性は際立っている。例えば、マニピュレーターで微細な物体を１０個配列する手間は、１個配列する場合の手間の約１０倍となる。一方、本実施の形態の配列装置８００では、手間やコストは配列する微細な物体の個数にほとんど依らない。
【０２８２】
(第１０の実施の形態)
次に、この発明の第１０実施形態としての配列装置を説明する。この第１０実施形態は、上述の第６実施形態において、上記微細な物体を上記基板上に配置するのに使用される配列装置に関する。この配列装置を、図４９および図５０を用いて説明する。図４９は、この第１０実施形態の配列装置９００を模式的に示す図であり、図５０は、上記配列装置９００が上記微細な物体を上記基板上に配置する手順を簡潔に示したフローチャートである。なお、この第１０実施形態の配列装置９００において、前述の第９実施形態で説明した外部磁場印加装置８７２を更に備えれば、上述の第６実施形態で説明した基板準備工程を用いつつ、上述の第３,第４実施形態においても使用されうる。
【０２８３】
この配列装置９００は、図４９に示すように、微細な物体を配置すべき透明な基板９６１を置くためのホルダー９６０を備えている。この基板９６１には、全面にアモルファスシリコンが堆積されている。
【０２８４】
まず、上記微細な物体を配置すべき基板９６１は、図４９に示す基板導入位置においてホルダー９６０に置かれる(ステップＳ３１)。
【０２８５】
次に、上記基板９６１は、図４９に示す微細物体配置位置に搬送される(ステップＳ３２)。ここで、カバー９６４が下降して基板９６１を覆う(ステップＳ３３)。上記カバー８６４は、図示しない昇降装置によって昇降される。
【０２８６】
基板９６１とカバー９６４の間には所定の隙間(例えば５００μｍ)が設けられ、この隙間が微細な物体を含む流体が供給されるチャネルとなる。
【０２８７】
上記微細物体配置位置には、また、上記微細な物体を含んだ流体９６９を供給する装置が備えられている。この供給装置は、リザーバー９６８、バルブ９７０およびチューブ９７１よりなり、上記リザーバー９６８に蓄えられた微細な物体を含んだ流体９６９は、チューブ９７１によって、バルブ９７０を通って基板９６１の端に供給される(ステップＳ３４)。また、この実施形態では、上記微細物体配置位置には、更に、光源９７３とフォトマスク９７４とを備えている。
【０２８８】
上記微細な物体を含んだ流体９６９が、上記基板９６１上の上記チャネルに充填されたところで、上記光源９７３からフォトマスク９７４を通して照射領域がパターン化された光を、上記アモルファスシリコン層を備えた透明な基板９６１に照射する(ステップＳ３５)。これにより、上記基板９６１にはパターン化された光の照射領域に対応して低抵抗化したアモルファスシリコン層の領域で第１の電極と第２の電極が形成される。そして、この第１,第２の電極の対向する部分(図示せず)が、上記微細な物体を配置する位置を規定する。
【０２８９】
上記カバー９６４には第１の電圧印加ピン９６６および第２の電圧印加ピン９６７が取り付けられており、この第１,第２の電圧印加ピン９６６、９６７が、パターン化された光の照射領域によって形成された上記第１の電極と第２の電極(低抵抗化されたアモルファスシリコン層)と接触する。これにより、交流電源９６５は、上記第１,第２の電圧印加ピン９６６、９６７を経由して、上記基板９６１に形成された上記第１,第２の電極に電気的に接続される。その後、交流電源９６５から上記第１,第２の電圧印加ピン９６６、９６７を経由して上記基板９６１上の上記第１,第２の電極に交流電圧が印加され、上記微細な物体が基板９６１上の予め定められた位置に予め定められた向きで配置される(ステップＳ３６)。
【０２９０】
こうして、上記基板９６１上への上記微細な物体の配置が終了したら、交流電源９６５からの交流電圧の印加を停止するとともに上記光源９７３からの光の照射を停止し(ステップＳ３７)、カバー９６４を上昇させ(ステップＳ３８)、基板９６１を基板乾燥位置に搬送する(ステップＳ３９)。ここで、基板９６１を自然乾燥または熱を加えて乾燥させる(ステップＳ４０)。
【０２９１】
最後に、基板９６１をホルダー９６０から取り除く(ステップＳ４１)。
【０２９２】
上記配列装置９００は、本発明の微細な物体を基板上に配置する方法を実際に行なうものである。したがって、この配列装置９００によれば、従来の誘電泳動を用いた手法では不可能であった、上記微細な物体を上記基板９６１上の予め定められた位置で予め定められた向きに配置することができる。また、マニピュレーター等で掴んで基板上に設置する従来一般的な方法を用いた配列装置と比較して、この配列装置９００によれば、マニピュレーターと微細な物体と基板との高度な位置合わせが不必要であり、低コストで容易に配列することが可能となる。
【０２９３】
特に、基板上に微細な物体を複数配置する場合は、この配列装置９００は、マニピュレーター等を用いる従来の一般的な手法を用いる配列装置に対する優位性は際立っている。例えば、マニピュレーターで微細な物体を１０個配列する手間は、１個配列する場合の手間の約１０倍となる。一方、本実施の形態の配列装置９００では、手間やコストは配列する微細な物体の個数にほとんど依らない。
【０２９４】
(第１１の実施の形態)
次に、この発明の第１１実施形態としての配列装置を説明する。この第１１１実施形態の配列装置１５００は、上述の第７実施形態において、上記微細な物体を上記基板上に配置するのに使用される配列装置に関する。この配列装置を、図５１を用いて説明する。図５１は、この第１１実施形態の配列装置１５００を模式的に示す図である。
【０２９５】
この配列装置１５００は、図５１に示すように、微細な物体を配置すべき基板１５６１を置くためのホルダー１５６０を備えている。上記基板１５６１には、上記基板１５６１に形成されている第１,第２の配線(図示せず)のうちの上記第１の配線に接続した第１の電極パッド１５６２と、上記第２の配線に接続した第２の電極パッド１５６３が形成されている。上記第１の配線の上記屈曲部と上記第２の配線の上記屈曲部とが上記コンタクトで接続されたコイル(図示せず)が、上記基板１５６１上で上記微細な物体が配置される位置を規定する。
【０２９６】
まず、上記微細な物体を配置すべき基板１５６１は、図５１に示す基板導入位置においてホルダー１５６０に置かれる。
【０２９７】
次に、上記基板１５６１は、上記ホルダー１５６０に載置された状態で、図５１に示す微細物体配置位置に搬送される。ここで、カバー１５６４が下降して基板１５６１を覆う。上記カバー１５６４は、図示しない昇降装置によって昇降される。
【０２９８】
図５１に示すように、上記カバー１５６４には、第１の電圧印加ピン１５６６および第２の電圧印加ピン１５６７が取り付けられており、上記カバー１５６４が下降して基板１５６１を覆うと、第１の電圧印加ピン１５６６と第１の電極パッド１５６２が電気的に接続され、第２の電圧印加ピン１５６７と第２の電極パッド１５６３が電気的に接続される。上記第１,第２の電圧印加ピン１５６６,１５６７は直流電源１５６５に接続されている。上記基板１５６１とカバー１５６４の間には所定の隙間(例えば５００μｍ)が設けられ、この隙間が上記微細な物体を含む流体が供給されるチャネルとなる。
【０２９９】
図５１に示す微細物体配置位置には、また、上記微細な物体を含んだ流体１５６９を供給する装置が備え付けられている。この供給装置は、リザーバー１５６８、バルブ１５７０およびチューブ１５７１よりなり、上記リザーバー１５６８に蓄えられた微細な物体を含んだ流体１５６９は、チューブ１５７１によって、バルブ１５７０を通って基板１５６１の端に供給される。
【０３００】
上記微細な物体を含んだ流体１５６９が、上記基板１５６１上の上記チャネルに充填されたところで、直流電源１５６５から第１,第２の電圧印加ピン１５６６,１５６７を経由して上記基板１５６１上の上記第１,第２の配線に直流電圧が印加され、上記コイルによって磁場を発生させて上記微細な物体が基板１５６１上の予め定められた位置に予め定められた向きで配置される。
【０３０１】
こうして、上記基板１５６１上への上記微細な物体の配置が終了したら、直流電源１５６５からの直流電圧の印加を停止して、カバー１５６４を上昇させ、基板１５６１を、図５１に示す基板乾燥位置に搬送する。ここで、基板１５６１を自然乾燥または熱を加えて乾燥させる。
【０３０２】
最後に、基板１５６１をホルダー１５６０から取り除く。
【０３０３】
上記配列装置１５００は、本発明の微細な物体を基板上に配置する方法を実際に行なうものである。したがって、上記配列装置１５００によれば、従来の誘電泳動を用いた手法では不可能であった、上記微細な物体を上記基板１５６１上の予め定められた位置で予め定められた向きに配置することができる。また、マニピュレーター等で掴んで基板上に微細な物体を配置する従来の一般的な方法を用いた配列装置と比較して、本実施形態の配列装置１５００では、マニピュレーターと微細な物体と基板との高度な位置合わせが不必要である。よって、本実施形態によれば、低コストで容易に微細な物体を基板上に配列することが可能となる。
【０３０４】
特に、基板上に微細な物体を複数配置する場合は、本実施形態の配列装置１５００は、マニピュレーター等を用いる従来の一般的な手法を用いる配列装置に対する優位性は際立っている。例えば、マニピュレーターで微細な物体を１０個配列する手間は、１個配列する場合の手間の約１０倍となる。一方、本実施の形態の配列装置１５００では、配列のための手間やコストは配列する微細な物体の個数にほとんど依らない。
【０３０５】
(第１２の実施の形態)
次に、この発明の第１２実施形態としての照明装置を説明する。この第１２実施形態は、前述の微細な物体を基板上に配置する方法(第１〜第７実施形態)または配列装置(第８〜第１１実施形態)を使用して作製する照明装置に関するものであり、図５２〜図５６を用いて説明する。
【０３０６】
図５２は、本実施の形態の照明装置であるＬＥＤ電球１０００の側面図である。このＬＥＤ電球１０００は、外部のソケットに嵌めて商用電源に接続するための電源接続部としての口金１０８１と、その口金１０８１に一端が接続され、他端が徐々に拡径する円錐形状の放熱部１０８２と、放熱部１０８２の他端側を覆う透光部１０８３とを備えている。上記放熱部１０８２内に、発光装置１０８４を配置している。
【０３０７】
上記発光装置１０８４は、図５３(側面図)および図５４(上面図)に示すように、正方形状の放熱板１０８５上に、多数の発光素子が配置された発光基板１０８６が実装されている。
【０３０８】
上記発光基板１０８６は、図５５に示すように、基板１０１０と、基板１０１０上に形成された第１の電極１０１１および第２の電極１０１２と、多数の微細な発光ダイオード１０２０からなっている。上記基板１０１０上に微細な発光ダイオード１０２０を配置する方法は、例えば、前述の第３実施形態または第５実施形態に記載した方法を用いればよい。
【０３０９】
図５５では、２７個の微細な発光ダイオード１０２０が描かれているが、非常に多数の微細な発光ダイオード１０２０を基板上に配置することができる。例えば、１つの発光ダイオードの大きさが、前述の第３実施形態および第５実施形態で例示した微細な物体３２０および微細な物体５２０では、長さが２０μｍで直径が１μｍとし、１つの発光ダイオードが発する光束を５ミリルーメンとし、５０，０００個の微細な発光ダイオードを配置して全体で２５０ルーメンの光束を発する発光基板とすることができる。
【０３１０】
図５６は、上記発光基板１０８６の拡大断面図であり、微細な発光ダイオード１０２０がどのように配線されているかを示している。微細な発光ダイオード１０２０は、前述の第３実施形態および第５実施形態に記載した微細な物体３２０および微細な物体５２０を、上記第３,第５のそれぞれの実施形態で記載した方法で基板１０１０上に配置したものである。上記微細な発光ダイオード１０２０は、ｎ型の導電型を有するＧａＮコア１０４２と、ＩｎＧａＮシェルとｐ型の導電型のＧａＮシェルで構成されるシェル１０４６とで構成されている。上記微細な発光ダイオード１０２０は、層間絶縁膜１０５０で覆われており、層間絶縁膜１０５０にはコンタクト孔１０５３が開口している。このコンタクト孔１０５３を通じて、上記微細な発光ダイオード１０２０のｎ型の導電型を有するＧａＮコア１０４２は第１のメタル配線１０５１と電気的に接続され、シェル１０４６は第２のメタル配線１０５２と電気的に接続されている。
【０３１１】
図５６のような配線を施すためのプロセスは、上述の第１実施形態で図９Ａ〜図９Ｃを参照して説明したプロセスと類似のプロセスを用いることができる。ただし、上述の第３,第５実施形態に記載した微細な物体３２０,５２０は、上述の第３,第５実施形態で説明した方法で基板上に配置した状態では、最外層のシェルとしてフェライトシェル３４５,５４５を有している。そこで、上記微細な発光ダイオード１０２０としては、上記微細な物体３２０,５２０を基板上に配置した後に、この微細な物体３２０,５２０の最外層のフェライトシェル３４５,５４５をドライエッチまたはウェットエッチで剥しておくことが好ましい。これにより、発光効率を向上することができる。
【０３１２】
このように、非常に多数の微細な発光ダイオード１０２０を基板１０１０上に多数配置した発光基板１０８６を用いれば、１つまたは数個の発光ダイオードを配置した発光基板を用いる場合に比べて以下の効果を得ることができる。まず、１つ１つの発光ダイオードの発光面積が小さく、かつそれらが基板上に分散しているので、発光に伴う熱の発生密度が小さく、かつ、均等にすることができる。一方、通常の発光ダイオードは発光面積が大きい(１ｍｍ２に達することもある)ので、発光に伴う熱の発生密度が大きく、発光層が高温となって発光効率や信頼性に影響を与えている。これに対し、本実施形態の照明装置のように、多数の微細な発光ダイオードを基板上に配置することにより、発光効率を向上して信頼性を向上することができる。
【０３１３】
本実施形態である多数の微細な発光ダイオードを備えた照明装置は、前述した実施形態による微細な物体を基板上に配置する方法または配列装置を使用して作製するので、上記微細な物体の向き(極性)を揃えて配置できる。このため、全ての発光ダイオードを直流駆動により効率よく発光させることができる。発光ダイオードの向き(極性)を揃えて配列できない従来の方法では、約半分の微細な発光ダイオードは発光しないこととなる。
【０３１４】
更に、本実施の形態の照明装置は、本発明の微細な物体を基板上に配置する方法または配列装置を使用して作製するので、配置のためのプロセスが非常に低コストであるという利点を有する。
【０３１５】
(第１３の実施の形態)
次に、この発明の第１３実施形態としての表示装置を説明する。この表示装置は、前述の実施形態の微細な物体を基板上に配置する方法または前述の実施形態の配列装置を使用して作製する表示装置に関するものであり、図５７を用いて説明する。
【０３１６】
図５７は、本実施形態としてのＬＥＤディスプレイの１画素の回路を示す。このＬＥＤディスプレイは、前述の微細な物体を基板上に配置する方法または配列装置を使用して作製されたものであり、発光素子としては、例えば、第３,第５実施形態に記載した微細な物体３２０,５２０を用いることができる。
【０３１７】
このＬＥＤディスプレイは、アクティブマトリックスアドレス方式であり、選択電圧パルスが行アドレス線Ｘ１に供給され、データ信号が列アドレス線Ｙ１に送られる。上記選択電圧パルスがトランジスタＴ１のゲートに入力されて、トランジスタＴ１がオンすると、上記データ信号は、トランジスタＴ１のソースからドレインに伝達され、上記データ信号はキャパシタＣに電圧として記憶される。トランジスタＴ２は、画素ＬＥＤ(微細な物体３２０または５２０を用いることができる)１１２０の駆動用であり、画素ＬＥＤ１１２０は上記トランジスタＴ２を経て電源Ｖｓに接続されている。よって、トランジスタＴ１からのデータ信号でトランジスタＴ２がオンすることにより、画素ＬＥＤ１１２０は上記電源Ｖｓによって駆動される。
【０３１８】
この実施形態のＬＥＤディスプレイは、図５７に示す１画素がマトリックス状に配列されている。このマトリックス状に配列された各画素の画素ＬＥＤ１１２０とトランジスタＴ１,Ｔ２が基板上に形成されている。
【０３１９】
この実施形態のＬＥＤディスプレイを作製するためには、例えば、以下のような手順を行なえばよい。まず、トランジスタＴ１、Ｔ２をガラス等の基板上に、通常のＴＦＴ形成手順を用いて形成する。次に、ＴＦＴを形成した基板上に、画素ＬＥＤ１１２０となる微小な発光ダイオードを配置するための、第１の電極および第２の電極を形成する。次に、前述した第３または第５実施形態に記載した方法を用いて、上記基板上の上記第１,第２の電極が対向する予め定められた位置に予め定められた向きで上記微小な発光ダイオードを配置する。その後、上部配線工程を行ない、上記微小な発光ダイオードをトランジスタＴ２のドレインとアース線とに接続する。
【０３２０】
本実施形態の表示装置は、前述の実施形態に記載した微細な物体を基板上に配置する方法または配列装置を使用して作製されている。前述の実施形態に記載した微細な物体を基板上に配置する方法または配列装置は、上記微細な物体を上記基板上の予め定められた位置に予め定められた向きで配置することができるので、本実施の形態の表示装置を作製するのに好適である。
【０３２１】
更に、本実施の形態の表示装置は、本発明の微細な物体を基板上に配置する方法または配列装置を使用して作製するので、配置のためのプロセスが非常に低コストであるという利点を有する。
【０３２２】
また、本実施の形態の表示装置は、その画素毎に微細な発光ダイオードを配置しており、この微細な発光ダイオードは、前述の第３実施形態で図２０Ａ〜図２０Ｆを参照して説明したような方法で形成することができる。この形成方法では、図２０Ａ〜図２０Ｆから明らかなように、発光ダイオードを成長する基板面積当たりの発光面積を非常に大きく、例えば平面的なエピタキシャル成長の場合の１０倍とすることができる。すなわち、同じ発光量を得るために基板の枚数を１／１０として製造コストを大幅に低減することができる。したがって、本実施の形態の表示装置も、通常のＬＥＤを各画素に配置した場合に比べて、大幅に製造コストを低減することが可能となる。
【符号の説明】
【０３２３】
Ａ,Ｂ,Ｃ,Ｄ,Ｅ,Ｆ  対向する場所
１０５  交流電源
１１０,２１０,３１０,４１０,５１０  基板
１１１,２１１,３１１,４１１,５１１  第１の電極
１１２,２１２,３１２,４１２,５１２  第２の電極
１１１Ａ,１１２Ａ,２１１Ａ,２１２Ａ,３１１Ａ,３１２Ａ,４１１Ａ,４１２Ａ,５１１Ａ,５１２Ａ  対向部分
１２０,２２０,２２０Ａ,２２０Ｂ,３２０,４２０,５２０,６２０  微細な物体
１２１,２２１,３２１,４２１,５２１,６２１  流体
１３０,２４４  表側層
１３１,２４９  裏側層
１４０,２４０,４４０  ＳＯＩ基板
１４１,２４１,４４１  シリコン基板
１４２,２４２,４４２  ＢＯＸ層
１４３,２４３,４４３  ＳＯＩ層
１４４,２４４,４４４  シリコン窒化膜
１４５,２４５,４４５  ｎ型不純物領域
１４６,２４６,４４６  ｐ型不純物領域
２２０Ａ-１,２２０Ｂ-１  一方の端部(頭部)
２２０Ａ-２,２２０Ｂ-２  他方の端部(脚部)
３４０  ＧａＮ基板
３４２,５４２  ｎ型ＧａＮコア
３４３,５４３  ＩｎＧａＮシェル
３４４,５４４  ｐ型ＧａＮシェル
３４５,５４５  フェライトシェル
４４８  フェライト層
５１４  Ｓ極部
５１５  Ｎ極部
５１６  強磁性体パターン
６１０,９６１  透明な基板
６１９  アモルファスシリコン膜
６５０,９７４  フォトマスク
６５１  不透明部
６５２  透明部
６５５,９７３  光源
７００,８００,９００,１５００  配列装置
７６０,８６０,９６０,１５６０  ホルダー
７６１,８６１,１５６１  基板
７６２,８６２,１５６２  第１の電極パッド
７６３,８６３,１５６３  第２の電極パッド
７６４,８６４,９６４,１５６４  カバー
７６５,８６５,９６５  交流電源
７６６,８６６,９６６,１５６６  第１の電圧印加ピン
７６７,８６７,９６７,１５６７  第２の電圧印加ピン
７６８,８６８,９６８,１５６８  リザーバー
７６９,８６９,９６９,１５６９  流体
７７０,８７０,９７０,１５７０  バルブ
７７１,８７１,９７１,１５７１  チューブ
８７２  外部磁場印加装置
１０００  ＬＥＤ電球
１０８１  口金
１０８２  放熱部
１０８３  透光部
１０８４  発光装置
１０８５  放熱板
１０８６  発光基板
１０１０  基板
１０１１  第１の電極
１０１２  第２の電極
１０２０  発光ダイオード
１０４２  ｎ型ＧａＮコア
１０４６  シェル
１０５０  層間絶縁膜
１０５１,１０５２  メタル配線
Ｇ  コイルが形成された場所
Ｈ  磁場
１４１０  基板
１４１１  第１の配線
１４１２  第２の配線
１４１７  コンタクト
１４１８  基板基部
１４１９  層間絶縁膜
１４２０  微細な物体
１４２１  流体
１４４４  シリコン窒化膜
１４４５  ｎ型不純物領域
１４４６  ｐ型不純物領域
１４４８  フェライト層
１５６５  直流電源
【図１】
2012008253.tif 000003
【図２】
2012008253.tif 000004
【図３Ａ】
2012008253.tif 000005
【図３Ｂ】
2012008253.tif 000006
【図３Ｃ】
2012008253.tif 000007
【図３Ｄ】
2012008253.tif 000008
【図３Ｅ】
2012008253.tif 000009
【図４】
2012008253.tif 000010
【図５】
2012008253.tif 000011
【図６】
2012008253.tif 000012
【図７】
2012008253.tif 000013
【図８】
2012008253.tif 000014
【図９Ａ】
2012008253.tif 000015
【図９Ｂ】
2012008253.tif 000016
【図９Ｃ】
2012008253.tif 000017
【図１０】
2012008253.tif 000018
【図１１Ａ】
2012008253.tif 000019
【図１１Ｂ】
2012008253.tif 000020
【図１２Ａ】
2012008253.tif 000021
【図１２Ｂ】
2012008253.tif 000022
【図１２Ｃ】
2012008253.tif 000023
【図１２Ｄ】
2012008253.tif 000024
【図１２Ｅ】
2012008253.tif 000025
【図１３】
2012008253.tif 000026
【図１４】
2012008253.tif 000027
【図１５Ａ】
2012008253.tif 000028
【図１５Ｂ】
2012008253.tif 000029
【図１５Ｃ】
2012008253.tif 000030
【図１５Ｄ】
2012008253.tif 000031
【図１５Ｅ】
2012008253.tif 000032
【図１５Ｆ】
2012008253.tif 000033
【図１５Ｇ】
2012008253.tif 000034
【図１５Ｈ】
2012008253.tif 000035
【図１６】
2012008253.tif 000036
【図１７】
2012008253.tif 000037
【図１８】
2012008253.tif 000038
【図１９】
2012008253.tif 000039
【図２０Ａ】
2012008253.tif 000040
【図２０Ｂ】
2012008253.tif 000041
【図２０Ｃ】
2012008253.tif 000042
【図２０Ｄ】
2012008253.tif 000043
【図２０Ｅ】
2012008253.tif 000044
【図２０Ｆ】
2012008253.tif 000045
【図２１】
2012008253.tif 000046
【図２２】
2012008253.tif 000047
【図２３】
2012008253.tif 000048
【図２４】
2012008253.tif 000049
【図２５】
2012008253.tif 000050
【図２６】
2012008253.tif 000051
【図２７Ａ】
2012008253.tif 000052
【図２７Ｂ】
2012008253.tif 000053
【図２７Ｃ】
2012008253.tif 000054
【図２７Ｄ】
2012008253.tif 000055
【図２７Ｅ】
2012008253.tif 000056
【図２７Ｆ】
2012008253.tif 000057
【図２７Ｇ】
2012008253.tif 000058
【図２８】
2012008253.tif 000059
【図２９】
2012008253.tif 000060
【図３０】
2012008253.tif 000061
【図３１】
2012008253.tif 000062
【図３２】
2012008253.tif 000063
【図３３】
2012008253.tif 000064
【図３４】
2012008253.tif 000065
【図３５】
2012008253.tif 000066
【図３６】
2012008253.tif 000067
【図３７Ａ】
2012008253.tif 000068
【図３７Ｂ】
2012008253.tif 000069
【図３７Ｃ】
2012008253.tif 000070
【図３８】
2012008253.tif 000071
【図３９】
2012008253.tif 000072
【図４０】
2012008253.tif 000073
【図４１】
2012008253.tif 000074
【図４２】
2012008253.tif 000075
【図４３】
2012008253.tif 000076
【図４４】
2012008253.tif 000077
【図４５】
2012008253.tif 000078
【図４６】
2012008253.tif 000079
【図４７】
2012008253.tif 000080
【図４８】
2012008253.tif 000081
【図４９】
2012008253.tif 000082
【図５０】
2012008253.tif 000083
【図５１】
2012008253.tif 000084
【図５２】
2012008253.tif 000085
【図５３】
2012008253.tif 000086
【図５４】
2012008253.tif 000087
【図５５】
2012008253.tif 000088
【図５６】
2012008253.tif 000089
【図５７】
2012008253.tif 000090
【図５８】
2012008253.tif 000091
【国際調査報告】
2012008253.tif 000092
2012008253.tif 000093
2012008253.tif 000094
2012008253.tif 000095